生命科学前沿
1、什么是生物制药？生物制药有哪些分类？
生物制药：是指运用微生物学、生物学、医学、生物化学等的研究成果，从生物体、生物组织、细胞、体液等，综合利用微生物学、化学、生物化学、生物技术、药学等科学的原理和方法制造的一类用于预防、治疗和诊断的药品。
分类：发酵工程制药、基因工程制药、细胞工程制药、酶工程制药、蛋白质工程制药。（五大工程）
2、生物技术在生物制药中的应用体现在哪些方面？
用于生物制药的生物技术包括有，发酵工程、基因工程、细胞工程、酶工程蛋白质工程这五大工程技术手段。其应用分别论述如下：
A、发酵工程制药：指利用微生物代谢过程生产药物的生物技术，主要研究微生物菌种筛选及改良、发酵工艺控制及选择、产品后处理等问题，重组DNA技术在微生物菌种改良中起着越来越重要的作用。如：抗生素、维生素、医用酶制剂等的发酵生产。
B、基因工程制药：通过重组DNA技术将治疗疾病的蛋白质、肽类激素、酶、核酸和其他的药物基因转移至宿主细胞进行繁殖和表达，最终获得相应药物。
C、细胞工程制药：利用动植物细胞培养生产药物的技术。
D、酶工程制药：将酶或活细胞固定化后用于药品生产的技术.。
E、蛋白质工程制药：如应用蛋白质工程改进β-干扰素的稳定性及增强胰岛素活力。
3、生物技术的发展对生物制药的推动作用体现在哪些方面？
涉及生物制药过程的生物技术有发酵工程、基因工程、细胞工程、酶工程、代谢工程和蛋白质工程这六大工程技术手段，其发展都将推动生物制药技术的进步。
首先，发酵工程的发展，将更有利于我们寻找到更高产、多产的菌株，得到更好发酵工艺条件和分离技术等，这将促进生物制药过程的高效率生产，降低生物制药过程中所需的费用，使其更优于化学制药等技术手段。
其次，通过利用基因工程技术手段，我们可以将来自不同细胞的功能或目的基因克隆到同一细胞的基因上，或是对单个基因进行多拷贝克隆到载体菌株的DNA上，可实现菌株的高产和对多种底物的利用。现在人们已经通过基因工程手段获得一些转基因动植物可以产生对人体有用的药物，而这些药物是
到目前为止，基因工程应用于生物制药经历了三个阶段，细菌基因工程药物，细胞工程药物和转基因动物生产药物蛋白。问题-----发展，优势
通过代谢工程手段，控制细胞的代谢途径可以实现代谢产物的高产。
4、国际上生物制药发展趋势、周期与特点有哪些？
随着现代生物技术的迅猛发展，运用功能基因组学、蛋白质组学、生物信息学等现代生化与分子生物学技术，使得生物技术药物研发飞速发展。
A哺乳动物细胞表达的生物技术药物所占比重越来越大。
B治疗性抗体成热点抗体药物，是以细胞工程技术和基因工程技术为主体的抗体工程技术制备的药物，其在感染、心血管疾病、自身免疫性疾病，特别是肿瘤治疗中有巨大的潜力与应用前景。
C对原产品的化学修饰尤其是聚乙二醇（PEG）化以改善产品的性能是近年来生物技术药物发展的新趋势。
D利用基因工程技术对已有的蛋白质药物进行改造以获得性能更好的产品，也是近年生物技术药物发展的趋势。
E此外，近10年来基因治疗和细胞治疗一直是人们关注的热点。
特征：高技术、高投入、高收益、高风险。高技术，不仅表现在对生产设备、环境的高要
求，更主要表现在对参与者的素质的高标准、严要求；高投入，一方面由于前期的研究开发周期长、费用高，另一方面还必须投入相当大的资金建造满足GMP要求与生物制品安全规范的洁净厂房及其他生产设施；高收益与高风险，则表现在生物药品的高附加值在带来高额利润的同时，也导致产品价格偏高，给市场推广增加了一定的难度，以及研究开发本身可能失败的风险，从而导致投资难以收回。
5、如何实现酶修饰中的氨基酸置换。(well done)
通过化学修饰、定点突变技术可实现酶修饰中的氨基酸转换。
氨基酸置换修饰可以采用化学修饰方法，例如，Bender等成功地利用化学修饰法将枯草杆菌蛋白酶活性中心的丝氨酸转换为半胱氨酸，修饰后，该酶失去对蛋白质和多肽的水解能力，却出现了催化硝基苯酯等底物水解的活性。但是化学修饰法难度大，成本高，专一性差，而且要对酶分子逐个进行修饰，操作复杂，难以工业化生产。
现在常用的氨基酸置换修饰的方法是定点突变技术。定点突变（site directed mutagenesis）是20世纪80年代发展起来的一种基因操作技术。是指在DNA序列中的某一特定位点上进行碱基的改变从而获得突变基因的操作技术。是蛋白质工程（Protein Engineering）和酶分子组成单位置换修饰中常用的技术。
6、简述提高酶稳定性的方法。(well done)
酶的种类繁多，结构复杂，影响因子多。不同种类的酶，其热稳定性大小的主要限制因子不同，需要具体对待。
(1)底物保护。有底物相伴的酶液，一般热稳定性提高较为明显。如在淀粉水解的整个过程中始终保持着高的淀粉浓度，以利于酶的热稳定和活力的正常发挥。
(2)Ca2+等离子对蛋白酶有明显的稳定作用。由真菌生产的碱性蛋白酶，在有0.05MCa2+存在下，37℃时的半衰期由7.5min延长到165min。在Ca2+存在的条件下，几乎一半以上微生物碱性蛋白酶可在65℃维持15min。α-淀粉酶制剂中添加钙、钠盐可以延长保藏期。
(3)有机溶剂保护。大多数有机溶剂会降低酶的热稳定性或使酶失活，但甘油、蔗糖、乙二醇溶液往往可增加酶的热稳定性而有利于保藏。
(4)酶的化学修饰是增强酶热稳定性的一条重要途径。通过化学修饰可以提高酶分子稳定的净自由能，至于如何修饰，因酶而异。如经氰尿酰氯和对硝基苯碳酸酯活化过的甲氧基聚乙二醇分别对枯草杆菌蛋白酶进行化学修饰，修饰后的酶对温度和pH和稳定性都显著升高。（5）酶的固定化技术一般情况下也能提高酶的稳定性。
7、蛋白质中可进行磷酸化修饰的氨基酸残基主要有几种。(done)
蛋白质中可进行磷酸化修饰的氨基酸残基主要有丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸。磷酸化蛋白质根据其磷酸氨基酸残基的不同大致可分为四类,即:O-磷酸盐、N-磷酸盐、酰基磷酸盐和S-磷酸盐。O-磷酸盐是通过羟氨基酸的磷酸化形成的,如丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸,羟脯氨酸磷酸化仍不清楚;N-磷酸盐是通过精氨酸、赖氨酸或组氨酸的磷酸化形成的;酰基磷酸盐是通过天冬氨酸或谷氨酸的磷酸化形成;而S-磷酸盐通过半胱氨酸磷酸化形成。
8、酶蛋白质主链构象的结构单元有包括几种，请说明。
(一)二级结构主要有：α-螺旋、β-片层结构、β-转角、无规卷曲。
(二)超二级结构和结构域：
超二级结构(super-secondary structure)是指在多肽链内顺序上相互邻近的二级结构常常在空间折叠中靠近，彼此相互作用，形成规则的二级结构聚集体。
结构域（structure domain）：在较大的蛋白质分子中，由于多肽链上相邻的超二级结构紧密联系，形成二个或多个在空间上可以明显区别它与蛋白质亚基结构的区别。
(三)蛋白质的三级结构
蛋白质的多肽链在各种二级结构的基础上再进一步盘曲或折迭形成具有一定规律的三维空
间结构，称为蛋白质的三级结构(tertiary structure)。
(四)蛋白质的四级结构
具有二条或二条以上独立三级结构的多肽链组成的蛋白质，其多肽链间通过次级键相互组合而形成的空间结构称为蛋白质的四级结构(quarternary structure)。
9、真核细胞中酶生物合成调节的特点。
通过调节酶合成的量来控制微生物代谢速度的调节机制,此过程是在基因转录水平上进行的，可以通过阻止酶的过量合成,从而节约生物合成的原料和能量。其特点有：
A、组成酶在细胞内一直存在，它的合成只受基因调控；诱导酶只有环境中存在诱导物才能合成它的合成受基因与诱导物共同控制。酶合成调节的对象是诱导酶，调节的结果是使细胞内酶的种类增多，或是（补充）
10、生物反应器研究的高端技术有哪些？多尺度研究的参数包括哪些？(done)
目前生物反应器主要包括有转基因动物生物反应器、细胞器植物生物反应器和膜生物反应器：
（一）转基因动物生物反应器：一般把目的基因片段在器官或组织中表达的转基因动物叫做动物生物反应器。由此发展了动物乳腺生物反应器。乳腺生物反应器，即利用转基因技术将具有医学治疗作用的基因导入牛、羊体内，使动物乳汁中含有人血清白蛋白，将能有效克服血源获取的困难，同时也避免了在采集过程中感染肝炎、艾滋病的危险。这种全新的药物生产模式已成为国际上药物生产的新趋势。
（二）细胞器植物生物反应器：细胞器植物生物反应器因有效提高外源蛋白的表达量及降低蛋白提取和加工等下游技术的成本，在现在商业及产业化进程中更具竞争力而成为植物生物反应器研究领域中新的热点。主要有叶绿体、油体、淀粉体细胞器植物生物反应器。（三）膜反应器：膜固定化是采用具有一定孔径和选择透性的膜固定植物细胞。营养物质可以通过膜渗透到细胞中，细胞产生的次级代谢产物通过膜释放到培养液中。膜反应器主要有中空纤维反应器和螺旋卷绕反应器。
多尺度研究的参数包括：温度，压强，液位和泡沫高度气体流量，发酵液粘度，搅拌转速
浓度，氧化还原电位（ORP），细胞浓度等。
和搅拌功率，PH值，溶氧浓度，溶解CO
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11、举例说明非机械搅拌式生物反应器的特点和优缺点，应用上如何选择？(done)
特点：植物细胞的培养比较多地采用各种非机械搅拌生物反应器，其中常用的是气体搅拌生物反应器，包括鼓泡塔和气升反应器等。
优点：气体搅拌生物反应器结构较简单，氧传递效率高，剪切力低，对细胞的损伤小，容易实现长期无菌培养。
缺点：操作弹性小，低气速时尤其在培养后期细胞密度较高时，混合效果较差。如果提高通气量，又会产生大量泡沫，也易于驱除培养液中的二氧化碳和乙烯，对细胞生长有阻碍作用。过高的溶氧对植物细胞合成次级代谢产物不利。
非机械搅拌式生物反应器的应用的选择：一般认为，非机械搅拌式反应器因结构简单、传氧效率高以及切变力低而更适合于植物细胞培养，但同时也必须结合植物细胞的生理代谢特性对其加以改进才能更好地适应植物细胞培养的要求。
12、举例说明固定化细胞生物反应器的特点和优缺点，应用上如何选择？(done)
固定化细胞生物反应器有填充床反应器、流化床反应器和膜反应器等类型。以膜反应器为例。
特点：适合于植物细胞团的培养；消除或极大地减弱物质流动引起的切变力；促进次级代谢产物的产生，便于连续操作。
优点：处理效果好、出水水质稳定、设备简单、占地面积少和操作方便和可以重复使用。缺点：系统需氧量大、能耗高;难生物降解物质的积累容易造成微生物的毒害和膜的污染;
膜组件价格目前比较昂贵。
膜反应器的应用的选择：在保证出水水质的前提下,膜通量应尽可能大,这样可减少膜的使用面积,降低基建费用与运行费用。因此在选择时应选择控制膜污染,保持较高的膜通量的工艺。
13、动物细胞培养反应器与微生物培养反应器的主要区别有哪些？
微生物细胞培养生物反应器生物处理的主体是具有特定功能的各种微生物，由于氧化分解恶臭，微生物细胞一方面获得了生物所需的能量，另一方面获得细胞增殖所需的细胞物质，从而维持了细胞的正常生命活动。微生物有其自身的新陈代谢，代谢活动都是在酶的作用下进行的，只有创造适宜的生存条件，使酶的机能得以充分发挥，微生物才能正常生长，才能利用恶臭物质作为生长所需的能源、碳源和氮源等，因此微生物细胞培养生物反应器的选择首先要确保微生物生长的基本条件。根据微生物的培养特点，一般选择生物反应器为膜生物反应器和光合微生物生物反应器等。
动物细胞与微生物细胞有很大的差异，对体外培养有严格的要求，如动物细胞对剪切非常敏感，反应器的选择不能有像微生物细胞那样高的剪切力，因此，传统的微生物细胞生物反应器应该经过改造才能适用动物生物反应器。
14、植物细胞培养反应器与微生物培养反应器的主要区别有哪些？
微生物细胞培养生物反应器生物处理的主体是具有特定功能的各种微生物，由于氧化分解恶臭，微生物细胞一方面获得了生物所需的能量，另一方面获得细胞增殖所需的细胞物质，从而维持了细胞的正常生命活动。微生物有其自身的新陈代谢，代谢活动都是在酶的作用下进行的，只有创造适宜的生存条件，使酶的机能得以充分发挥，微生物才能正常生长，才能利用恶臭物质作为生长所需的能源、碳源和氮源等，因此微生物细胞培养生物反应器的选择首先要确保微生物生长的基本条件。根据微生物的培养特点，一般选择生物反应器为膜生物反应器和光合微生物生物反应器等。
植物细胞培养生物反应器最初大多数采用微生物反应器。由于植物细胞与微生物细胞形态结构不同，植物细胞较微生物细胞大，对氧需求小，对剪切力却很敏感，因此不能像微生物培养那样采用高剪切的搅拌，因而，混合显得更重要。目前，由于植物细胞悬浮技术的发展，单细胞培养的成功加上各种新型生物反应器的问世，使得植物细胞有可能像微生物那样在发酵罐中大规模连续培养。
15、对同一细胞及培养条件，选用不同的生物反应器会对其产率和培养周期造成什么影响？以气升式发酵罐和搅拌式发酵罐为例，由于搅拌式发酵罐的搅拌叶可以对细胞的生长造成物理的损伤，与用气升式发酵罐相比，使其产率下降，培养周期变长。另外，以固定化细胞的方式进行培养的时候，也会对产率和培养周期造成影响。因为，固定化会影响细胞的生长状态，影响细胞对营养物质的吸收和对代谢产物的排放。
16、试述动物乳腺生物反应器开发的意义及应用前景。（done）
意义：动物乳腺生物反应器是基于转基因技术平台，使外源基因导入动物基因组中并定位表达于动物乳腺，利用动物乳腺天然、高效合成并分泌蛋白的能力，在动物的乳汁中生产一些具有重要价值产品的转基因动物的总称。乳腺生物反应器生产的外源蛋白种类广泛，从小分子肽到大分子复杂蛋白质，从生物活性酶到抗体、病毒抗原蛋白均可有效生产。利用动物乳腺生物反应器生产重组蛋白有很多优点：生物活性高，无污染；易分离提纯，成本低廉；产量高。应用生产乳腺生物反应器可以获得高效、安全、足量的人类重组蛋白、药用蛋白及其目的蛋白,为人类社会作出积极的贡献。
前景：目前成功的实例说明体细胞打靶和核移植相结合制备乳腺生物反应器是发展的重要趋势。许多国家政府和大型制药企业竞相投入巨资资助乳腺生物反应器产品的开发和生产，使乳腺反应器研制和产业化呈现日益加速的趋势。利用乳腺反应器生产营养活性蛋白，如
需求量极大的护肤品中的活性蛋白，或者改造奶质而使其具备营养和药用双重功能，或者直接生产口服生物制品，都具有极大的市场潜力。相信乳腺生物反应器产业不仅会成为有高额利润回报的新型行业，而且将会带动整个国民经济的发展，形成全新的产业结构模式。
17、如何看待“环境造就微生物，微生物改造和修饰环境”？
微生物的生长是微生物与外界环境相互作用的结果。一方面，环境条件的改变，在一定的限度内，可使微生物的形态、生理、生长、繁殖等特征引起改变，当环境条件的变化超过一定极限，则会导致微生物的死亡。而另一方面，微生物在与其所处环境的复杂的相互作用过程中，通过基因突变与环境对突变的选择，以及在其他各种水平上的适应，表现出与原先难于甚至不能生存的环境“和谐相处”或避害趋利的生物性能。微生物对环境的适应与抗性的若干现象如下:趋向性,微生物对环境变化可作出多种适应性反应。如趋向性,可以分为趋化性、趋光性、趋磁性与趋电性等多种类型;抗逆性，如抗药性、抗热性、耐高渗透压、耐酸、耐重金属离子等。
18、论述极端环境中的微生物及极端环境中微生物资源的利用。(well done)
在自然界中，存在着一些可在绝大多数微生物所不能生长的高温、低温、高酸、高碱、高盐、高压或高辐射强度等极端环境下生活的微生物，例如嗜热菌、嗜冷菌、嗜酸菌、嗜碱菌、嗜盐菌、嗜压菌或耐辐射菌等，它们被称为极端微生物。微生物对极端环境的适应，是自然选择的结果，是生物进化过程的动因之一。
A．嗜热菌(thermophiles)：最适生长温度高于45℃～50℃的微生物称为嗜热微生物,最适生长温度在80℃以上的微生物称为超嗜热微生物.这样的高温只能在某些特定的自然环境发现,例如温泉、堆肥、火山地区以及海底火山、强烈太阳辐射加热的地面以及热水器等等。
应用：嗜热菌在发酵工业、城市和农业废物处理等方面均具有特殊的作用。但嗜热菌的良好抗热性也造成了食品保存上的困难。近年来，由于把嗜热菌的耐热DNA多聚酶“Taq”用于多聚酶链式反应PCR中，使该反应在科学研究和医疗等实际领域的应用中实现了新的飞跃。由于使用了耐热的“Taq”，才使PCR的专一性、收得率、灵敏度、DNA片段长度、复制的忠实、操作简便性和自动化程度有了明显的提高。此外嗜热菌的纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、木聚糖酶和普鲁蓝酶等广泛应用于洗涤剂、淀粉加工、造纸厂及乳制品等
工业中;嗜热微生物还可直接用于工业过程,如细菌浸矿,工业废气、石油及煤炭等的脱硫、产生新的药物等。
B．嗜冷菌：专性嗜冷微生物适应在0℃或更低温度下能生长,其最适生长温度低于15℃,最高生长温度小于20℃。它们主要分布在地球的南北极地区、冰窖、终年积雪的高山、深海和冻土地区.在这些低温的环境中已经发现了多种类型的微生物,例如细菌、古菌、真菌和微型藻类。兼性嗜冷菌生长的温度范围较宽,最高温度达到30℃时还能生活。嗜冷菌是导致低温保藏食品腐败的根源。
应用：嗜冷微生物分泌的嗜冷酶在食品加工业中有着巨大应用潜力,例如在牛奶加工过程中,我们一般加入常温酵母菌分解乳清中的乳糖,以消除乳糖不耐受症,因为反应在常温下进行,所以很难避免牛奶被一些细菌污染,如果利用嗜冷酶来代替来源于酵母的酶,这种风险就不复存在了。
C．嗜酸菌：主要分布在一些特定的环境中,在这些环境中存在某种由硫或其化和物形成的酸性条件,如酸性矿水、酸性热泉等地区,嗜酸菌能在pH为2以下的环境中生长,如自养型氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thiooxidans)和氧化亚铁硫杆菌(T.ferrooxidans)氧化硫为硫酸,从中获取能量,同时使环境pH值下降到1～ 1.5,这两种细菌都是极端嗜酸菌.此外,在酸性环境中,还生活着许多嗜酸的真核微生物,如椭圆酵母、红酵母等。
氧化亚铁硫杆菌曾经是研究最为广泛的嗜酸微生物,部分原因是它们具有从金属硫化物
中提取有用金属的能力;人们也在尝试利用硫杆菌分解磷矿粉,通过提高其溶解度来增加磷矿粉的肥效;嗜酸微生物在原煤脱硫、环境保护等方面同样有着巨大的优越性和潜在的应用价值;此外,嗜酸热古细菌还是耐高温酶的重要来源,对它们的研究和应用将开拓酶工业的新领域。
D．嗜碱菌：嗜碱微生物通常生活在碱性环境中,例如碱湖、盐碱湖、盐碱地、碱性泉甚至海洋等.专性嗜碱细菌的最适生长pH>10,pH<8.5～9.0时不能生长;兼性嗜碱细菌的最适生长pH≥10,但在中性pH条件下亦能生长.嗜碱菌体内也是中性的,胞内酶既不嗜碱也不耐碱,但它们的体外酶具耐碱和嗜碱性.已分离到的嗜碱细菌中,大多数为好氧菌,分类上多属于芽孢杆菌属(Bacillus),在普通土壤中很容易发现它们.它们具有把自身周围环境变成碱性的能力。
应用：由嗜碱细菌产生的蛋白酶在碱性条件下具有催化活力高、热稳定性强之优点,常作为洗涤剂的添加剂;利用嗜碱菌处理碱性废液不仅经济、简便,且可变废为宝;此外,由嗜碱芽孢杆菌产生的木聚糖酶能够水解木聚糖产生寡聚糖和木糖,可用来处理人造纤维废物。嗜碱菌的嗜碱酶不仅具有可以在高pH值下直接应用的特点,其结构和功能的研究对中性酶的研究具有积极意义。
E．嗜盐菌(halophiles)：高盐环境通常是指含有高于海水盐浓度的特殊环境.嗜盐菌通常分布在晒盐场、盐湖、腌制品中以及世界上著名的死海中,能够在盐浓度为15%～20%的环境中生长,有的甚至能在32%的盐水中生长。极端嗜盐菌有盐杆菌(Halobacterium)和盐球菌(Halococcus),属于古菌。
应用：嗜盐微生物细胞内含有的细菌视紫红质分子在光循环中经历了一个紫-黄的过渡,这一点可被用来开发用于信息储存和加工的全息介质;有的嗜盐菌可用于生产胞外多糖、聚羟基丁酸(PHB)、食用蛋白、调味剂、保健食品强化剂(有治癌防癌效果)、酶保护剂;还可用于海水淡化、盐碱地开发利用以及能源开发等;嗜盐菌的酶将是工业中耐盐酶的重要来源;此外,嗜盐菌在高盐污水的处理方面也将发挥重要作用。
F.抗辐射的微生物：抗辐射的微生物就是这类防御机制很发达的生物，把它们分离培养，可作为生物抗辐射机制研究的极好材料。
G、嗜压菌：
19、论述不可培养微生物及不可培养微生物资源的开发。（此处可参考《微生物非培养技术原理与应用》曲媛媛主编一书）(well done)
许多未知微生物是以前从未培养过的,缺乏再现环境条件的方法和培养基质,造成大多数微生物难以被标准实验室方法复苏和培养,成为未培养微生物或不可培养微生物(uncultured microorganism)。微生物不可培养的关键在于：高浓度的营养基质、无法实现原位培养、不明确环境中微生物之间的相互作用、缺乏尖端的微生物检测方法等。不可培养微生物是一个巨大的微生物资源库，其中蕴藏着丰富的新基因。对其进行深入研究可充分认识微生物物种的多样性，了解生物进化及微生物系统发育学信息。研究不可培养微生物的代谢多样性可发现新的代谢途径和新的代谢产物。不可培养微生物的研究开拓了微生物学研究的新领域，不仅在基础生物学研究中具有意义，同时发现新的物种、新的基因和新的代谢产物，将对发现新化合物特别是新药开发具有积极意义。
对于不可培养微生物的开发需要结合传统的微生物培养技术和新型的非培养技术。由于非培养微生物的特殊性，需要对现有的微生物培养技术进行改进。改善不可培养微生物可培养效率的方法：①利用贫营养培养基取代富营养的分离培养基；②模拟构建自然环境或者利用Karsten Zengler等发明的在封闭微滴中构建细胞微囊的培养方法，其主要原理是根据营养和生物间的相互关系尽可能模仿微生物在环境中的生存状况，从而培养出尽可能多的
微生物； 供应新型电子供体和受体；④在培养基中加入微生物相互作用的信号分子；⑤分散微生物细胞；⑥利用琼脂替代物。
由于利用纯培养技术并不能准确地描述自然界中原核生物的多样性，且现在的培养技术还不够成熟，直接研究自然环境中微生物的DNA的非培养技术成为了现在研究不可培养微生物的主要和有效手段，其主要有DNA指纹分析、直接PCR扩增和宏基因组技术等，这些技术在很多方面较培养技术存在优势：发现新物种、评价具有重要生态地位的种类、古细菌的研究和菌种与环境之间的关联。
20、论述受污染环境的生物修复中微生物的作用。（自己补充）
（1）污水的微生物处理
a.好氧处理：
活性污泥法：由活细菌、原生动物和其它微生物群聚集在一起组成的凝聚团，在污水中有很强的吸附、分解有机物和毒物的能力
生物膜法：生长在潮湿、通气的固体表面上的一层由多种活微生物构成的黏滑、暗色菌膜，能氧化、分解污水中的有机物及某些有毒物质。包括生物滤池法、生物转盘法
b.厌氧处理：沼气池
c.生态工程处理：氧化塘
（2）固体废弃物的微生物处理 a.好氧堆肥 b.沼气发酵：又称甲烷形成
过程：先将有机物水解成各种有机酸，再进一步分解为乙酸、H2、CO2，产甲烷菌在厌氧条件下利用H2、CO2形成甲烷。分解-产酸-产气（三步）环境污染的微生物监测
21、举例介绍微生物生态学研究中常用的分子生物学技术。(done)
（1）、基于PCR技术的DNA指纹图谱技术。对于复杂或动态变化的微生物区系,例如肠道或环境微生物区系,遗传指纹技术依据独特核酸物质的分离提供微生物群落多样性的图案或轮廓,在分析时有直观、快速、高通量的特点。
（2）、核酸杂交及其相关技术。按碱基的互补配对原理,用人工方法对两条不同来源的单链核算进行复性(即退火),以构建新的杂交双链核算的技术,称为核酸杂交。此法用于DNA -DNA,DNA-rRNA,rRNA-rRNA分子间的杂交。核酸杂交是测定核酸分子同源程度和不同物种间亲缘关系的有效手段。
（3）rRNA基因序列同源性分析。rRNA在所有的微生物中,功能和进化上是同源的,同源物种之间rRNA结构是相当保守的。因此,为了确定一个分离物为一个分类单元,或证明属于一个新的分类单元,rRNA基因序列分析还是最可靠的方法。基因同源性分析方法综合应用多种分子生物学技术,如DGGE/TGGE、基因文库的筛选、序列的测定及其分析等对微生物中rRNA基因进行分析,揭示微生物多样性,被广泛地应用于微生物多样性的研究中.
22、论述宏基因组学的研究策略、常用方法及其应用。
宏基因组学就是一种以环境样品中的微生物群体基因组为研究对象,以功能基因筛选和测序分析为研究手段,以微生物多样性、种群结构、进化关系、功能活性、相互协作关系及与环境之间的关系等为研究目的的新的微生物研究方法,也称为微生物环境基因组学、元基因组学或生态基因组学。由于其研究的目的不同就需要对分离方法进行调整。
其基本原理（研究策略）为：直接提取环境样品的总DNA，经酶切成一定长度的片段，克隆到合适的载体上并转入到宿主细胞，通过构建基因组文库将环境中全部微生物的核酸信息收集在一起，进而从文库中筛选目的基因或克隆。
对于目的基因的提取方法包括直接提取法和间接提取法，直接提取法又分为物理裂解、化学裂解和酶裂解，这三种方法可以综合利用。将提取得到的DNA进行纯化的方法主要有梯度密度离心法、琼脂糖凝胶纯化和点洗脱等。为了知道微生物的在环境中的丰度需对其DNA 进行定量检测，目前的研究手段主要有紫外分光光度法和荧光定量法。文库的建立需要利
用PCR及相关技术。
应用：①在生态学方面的应用。当今微生物生态学研究的主要目的之一是将微生物与其所在环境中的代谢过程相联系。应用16s rDNA作为系统发育锚去鉴定属于某种微生物的克隆,然后对基因进行测序,从而获得微生物的生理学信息。②在新型生物催化剂中的应用。新型催化剂主要是酶。传统的新型酶的筛选方法限制了筛选的广泛性和有效性。宏基因组学则克服了这一限制,有效地提高了新酶的筛选效率,现已发现了抗生素及维生素生物合成相关基因簇的克隆,以及水解酶类和氧化还原酶类编码的基因。③海洋活性物质等方面的应用。目前已采用土壤、海洋生物、海水、人唾液和牛的瘤胃等样品成功构建了宏基因组文库,已筛选到的生物活性物质有各种酶类及一些次生代谢产物,包括脂酶/酯酶、蛋白酶、淀粉酶、氧化酶、几丁质酶、核酸酶、膜蛋白、4-羟基丁酸代谢酶系、生物素合成酶系、色素、抗菌抗肿瘤活性物质及抗生素抗性基因等。
23、合成生物学的最新进展，以及在微生物菌种改造中的应用。(done)
最新进展：合成生物学在医药、生物能源、生物基础化学品及其他工业领域已经有了很大的进展。医药领域包括青蒿素、抗生素、合成抗体、新的治疗方法及新药开发、分析诊断试剂研究等;能源领域包括生物制氢、生物产乙醇、生物产脂肪烃、高级醇等;生物基化学品领域包括1,3-丙二醇、脂肪酸、可降解性塑料的生产等。
菌种改造中的应用：构建生物燃料菌种，微氧发酵条件下大肠杆菌内全新的高级醇合成路径、大肠杆菌中实现了多功能模块集成，使得大肠杆菌同时具有了合成脂肪酸酯、合成脂肪醇、利用五碳糖为底物的多种功能。利用大肠杆菌合成非自身产物，如：大肠杆菌中构建了联产琥珀酸和PHA的途径、利用大肠杆菌合成青蒿素的前体、大肠杆菌发酵葡萄糖生产聚乳酸(PLA)、在大肠杆菌中成功构建了崭新的青蒿二烯合成路径、大肠杆菌中成功实现了抗癌药紫杉醇的前体物紫杉二烯的生物合成等。
24、什么是工业生物技术？它的核心是什么？什么是生物炼制？中国现阶段发展如何？
工业生物技术是利用生化反应进行工业品的生产加工技术，是人类模拟生物体系实现自身发展需求的高级自然过程。以生物催化剂为核心内容的工业生物技术是继医药生物技术、农业生物技术之后，国际生物技术发展的“第三次浪潮”，其地位已经被提到空前的战略高度。
生物炼制是利用农业废弃物、植物基淀粉和木质纤维素材料为原料，生产各种化学品、燃料和生物基材料。生物炼制分为3种系列：木质纤维素炼制、全谷物炼制和绿色炼制。
自2003年以来,973计划开始对工业生物技术研究进行重点部署,先后启动了6个项目,形成了以微生物资源(极端微生物资源、秸秆的综合利用)、酶与生物催化、细胞与生物炼制、生物质加工、过程与集成为重点的973项目群。通过973项目群的支持,我国科学家在工业生物技术研究的重点领域取得了具有国际先进水平的系列创新成果。如发现了可用于环保、能源和生物塑料生产的新型古菌、细菌,并完成了工业生产性能的改造;发明的生物催化剂高通量筛选技术已许可给欧洲公司生产试剂盒并在国际市场上批量销售;深入研究了高活性的腈水合酶,推动形成了我国年产万吨级丙烯酰胺工业,研究成果得到高水平国际会议的高度评价;发现了新的微生物抗逆机制和新型纤维素降解途径,为利用秸杆等生物质原料大规模生产化学品奠定了基础。
25、合成生物学的概念，它在医药开发的作用？
合成生物学就是通过生物信息学、化学合成、基因工程等手段来合成具有全新特性的、具有非自然功能的新生物个体的一门学科。其包括三个层次：（1）标准调控元件的设计与合成；（2）通过系统生物学的指导，理性组装各种合成生物元件为定向执行某种生物功能的系统或者一种全新的细胞；（3）在前两个充分发展的基础上创建完整的全新生物及全人工生命体。
医药开发中的作用：合成生物学在医药领域已具有很多应用，这些方面包括青蒿素、抗生素、合成抗体、新的治疗方法、分析诊断试剂的研究、更有效疫苗的生产、新药和改进的药物的开发、可以进行检测的生物传感器等。随着合成生物学的逐渐成熟以及它在医药领域应用的深入，合成生物学也必将极大地促进整个生物医药领域的发展。
26、为什么世界各国对纤维素乙醇的研发投入巨大的人力和物力？
一方面由于化石燃料的过度开发利用不仅造成其储存量在最近几十年内急剧下降，更重要的是其对人类的生存环境造成了极大的危害。利用纤维素燃料来生产乙醇存在较多优势。①原料来源丰富，目前用于生产乙醇的纤维素原料主要有，农作物的秸秆、一些富含纤维素的作物、木材和造纸工业废料等，这些原料均来自其他工业或不能（或难以）进行其他产品生产，实现了原料的综合利用。②原料可再生。如第一点所述，用于纤维素乙醇生产的原料均属于自然界中存在的，可进行循环生产的原料，保证了工业生产过程中原料的来源供应。③对环境方面的保护，一方面以乙醇为燃料，其燃烧后的产物主要为水和二氧化碳，均可作为环境中的营养成分而被植物和一些自养微生物等利用。同时利用一些传统工业不用的原料来进行生产，不仅可以减少废物的排放还可以进行能源的生产，有利于对环境的保护。（mj)
27、发酵生产燃料乙醇的主要原料有哪些？（《生物质科学与工程》陈洪章主编）
用于工业上发酵生产燃料乙醇的原料主要有：农业生物质，包括农业废弃物如稻草、麦秸、果树剪枝、玉米秸秆和玉米芯等，能源作物如糖类和淀粉类作物；林业生物质，主要包括木材砍伐和清理过程中生产的废弃物等；工业废弃物，主要有木材加工业和食品加工业得到的锯末、果壳、甘蔗渣以及造纸黑液等。
28、目前纤维素乙醇面临的主要问题是什么？（《生物质科学与工程》陈洪章主编）
目前纤维素乙醇在生产技术方面面临的主要问题：①纤维素酶，利用纤维素酶来进行生产最大的问题就是反应速率慢，且生产纤维素酶的成本过高。②酸水解，酸水解具有反应速率快的优点，但是其要消耗大量的酸，对反应设备存在腐蚀性，能耗较高，产生的糖易于降解，同时酸解过程中常会伴有醛酚类有毒物质的产生，对酸的回收也会增加生产成本。
③发酵抑制物，在整个纤维素乙醇的生产过程中，不仅酸解会产生有毒物质，在预处理过程中产生的糖和木质素的降解物均可对酵母产生一定的抑制作用，影响反应效率。④半纤维素转化为酒精，半纤维素的降解产物木糖可用来生产酒精。由于在一般的纤维素原料中半纤维素的含量均较高，如果不能对半纤维素加以利用会造成原料的浪费，目前构建的能够发酵木糖的酿酒酵母工程菌情况并不理想，其原因可能是酵母对酒精的耐受度不够，同时木糖的存在也会对纤维素酶的活性产生一定的影响，从而抑制其对纤维素的水解。消除木抑制的方法之一是找到一个能将木糖转化为酒精的酵母，然后和利用葡萄糖转化为酒精的酵母进行混合培养⑤发酵方式，在发酵工艺上套用淀粉发酵酒精的工业和设备，使得纤维素酶用量大，酒精转化率低，投资大，酒精直接生产成本高。⑥原料来源方面的问题，虽然自然界中存在丰富的纤维素资源，但并非都可作为生产原料进行生产，一方面是有一些可以被利用的原料难以收集，还有一方面就是会造成与其他产品的生产形成原料的竞争。
29、纤维素乙醇发酵的主要工艺有哪些？（《生物质科学与工程》陈洪章主编）
现在用于木质纤维素的发酵工艺根据工艺流程主要有，一步糖化发酵和糖化分步发酵。其中一步糖化发酵是指预处理后的产物不经过水解而直接作为底物进行发酵生产，目前主要处于研究阶段。糖化分步发酵是指预处理后的产物通过酶解或酸解后再在有关微生物作用下，发酵产生人们需要的产物。现在实验室和生产过程中主要应用的是糖化分步发酵法。糖化分布发酵又分为单独糖化发酵法(SHF)、同步糖化发酵法(SSF)、非等温同时糖化发酵法(NSSF)和同步糖化共发酵法(SSCF)。
单独糖化发酵法(SHF)
SHF法源自传统的乙醇生产工艺。其基本步骤为原料的预处理，水解糖化，过滤，灭菌和发酵。在SHF发酵工艺过程中，纤维素酶糖化的理想温度为50℃,发酵的最佳温度为30～38℃。在SHF产乙醇的过程中，水解和发酵均在纤维素酶和酵母的最适条件下进行，有利于实现最优的水解效率和发酵效率。但是在此过程中需要配备冷却设施,因此设备比较复杂,投资较大。并且操作过程中,产物的累积会抑制酶的活性，导致纤维素的水解率下降。
同步糖化发酵法(SSF)
为了解决SHF过程中的产物抑制问题，Gauss等于20世纪70年代开发了同步糖化和发酵(SSF)的工艺，即把经过预处理的生物质、纤维素酶和发酵用微生物处于同一系统中，使得酶水解和发酵过程同步进行。由于发酵过程和糖化过程同时进行且糖化速度一般来说远低于糖的消耗速度，因此反应器中的糖浓度始终保持在较低的水平，有效缓解了糖作为酶水解的产物而对糖化过程产生的底物抑制以及高浓度糖对菌体产生的抑制，从而提高了糖化的效率和菌株生长发酵的效果。SSF法可消除葡萄糖等产物的抑制作用,使水解率得到提高。设备投资要求较低是其突出的优点。其基本步骤为，原料的预处理，灭菌，水解糖化，发酵。
相对于SHF，SSF不但简化了生产装置，而且因纤维素水解速率低于发酵速率，使溶液中葡萄糖和纤维二糖的浓度很低，这就消除了它们作为水解产物对酶水解的抑制作用，相应可减少酶的用量。此外SSF过程中不需要进行酶水解液与底物的固液分离，进而减少分离过程产生的糖损失和操作成本。但不可避免的是，与SHF相比，SSF也存在一些不足：(1)酶水解和发酵微生物的最适反应温度不一致，进而导致两者均不能发挥其最大作用效率；
(2)由于酶水解后有较多木素残留物，进而发酵后的酵母细胞很难从发酵液中分离。
非等温同时糖化发酵法(NSSF)
非等温同时糖化发酵法(NSSF)，属于SSF的一种，最早由Wu等提出，NSSF流程需要1个水解塔和1个发酵罐,不含酵母细胞的流体可以在两者之间循环。该法也可在同一装置内连续进行,通过换热器改变反应器内的温度,使水解与发酵能够在各自的最适温度下进行,且能减少反应体系的能量损失。与SSF法相比,可节约纤维素酶30%～40%,乙醇的产量和产率也显著提高。
同步糖化共发酵法(SSCF)
SSCF法可以使用混合菌种或者基因工程菌,在发酵己糖的同时,利用戊糖发酵产生乙醇,可以充分利用原料,节约成本。王明生等发现，影响SSCF过程中产物产率的因素有，纤维素酶添加量，各菌种的比例和接种量。通过优化菌种的配比可有效提高产率。
30、木质纤维素预处理的目的是什么？主要有哪些方法？
木质纤维素中的纤维素是由葡萄糖单体通过β-1，4糖苷键连接而成，半纤维素是由D-木糖、D-阿拉伯糖、D-半乳糖和D-甘露糖等聚合而成的碳链较短和高度分支的碳水化合物。而难以水解的木质素与这两种多糖聚合物紧密结合在一起，使得其中的碳水化合物很难被乙醇发酵微生物降解转化。燃料乙醇生产过程中，一般需要对木质纤维素原料进行预处理以释放纤维素和半纤维素。预处理方法可分为物理预处理、物理化学预处理、化学预处理和生物预处理。
物理预处理主要包括研磨粉碎、高温热解、微波和电子束辐射等方法，这些方法的目的是通过物理作用破坏木质纤维素高分子聚合物的结构，促使其断裂或初步分解，提高后继处理还原糖的释放量。物理预处理方法产生的副产物较少，普遍存在能耗高、效率较低的问题。
物理化学预处理主要包括蒸汽爆破、高温液态水处理、氨爆破、CO
爆破预处理等方法。蒸
2
汽爆破无需添加任何催化剂，但对木质素的分离不够完全;高温液态水处理有很高的木糖回收率，不需化学试剂，但会产生少量抑制乙醇发酵微生物的糠醛、羧酸等副产物;氨爆破预
处理方法可同时实现较高的纤维素和半纤维素转化率，降低后继水解阶段酶的使用量，但
爆破预处理与氨爆破方法原理相似，但是该方法对木质素含量较高的原料处理效率较低;CO
2
对设备的耐压性要求更高。
化学预处理主要包括酸碱预处理、湿式氧化预处理、有机溶剂预处理等方法。酸碱预处理是目前使用的比较多的方法，但存在设备腐蚀、产生抑制性副产物和大量酸碱废水的处理问题;湿式氧化预处理可有效地将半纤维素转移至液相，降低其对纤维素的包裹，提高后继工序中纤维素酶的水解效率;有机溶剂处理的作用是破坏木质素和半纤维素之间的化学键，从而破坏木质纤维素的致密结构，但使用的有机溶剂会对后继的乙醇发酵微生物产生抑制。生物预处理主要是利用白腐菌、褐腐菌、软腐菌等可破坏木质纤维素结构的真菌的生物分解作用，其中，褐腐菌可破坏纤维素，白腐菌和软腐菌可同时分解纤维素和木质素。生物预处理的特点就是对设备要求低、条件温和及节能。但真菌等微生物分解木质纤维素耗时较长，效率较低，限制了该方法的应用。
31、名词解析：转录组学、蛋白组学、宏基因组学、未培养微生物
转录组学（transcriptomics），是一门在整体水平上研究细胞中基因转录的情况及转录调控规律的学科。简而言之，转录组学是从RNA水平研究基因表达的情况。转录组即一个活细胞所能转录出来的所有RNA的总和。
蛋白质组学（Proteomics），研究蛋白质组的学科。蛋白质组源于蛋白质（protein）与基因组学（genomics）两个词的组合，意指“一种基因组所表达的全套蛋白质”，即包括一种细胞乃至一种生物所表达的全部蛋白质。蛋白质组本质上指的是在大规模水平上研究蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白与蛋白相互作用等，由此获得蛋白质水平上的关于疾病发生，细胞代谢等过程的整体而全面的认识，这个概念最早是由Marc Wilkins在1995年提出的。
宏基因组学（Metagenomics）又叫微生物环境基因组学、元基因组学。它通过直接从环境样品中提取全部微生物的DNA,构建宏基因组文库，利用基因组学的研究策略研究环境样品所包含的全部微生物的遗传组成及其群落功能。其主要含义是：对特定环境中全部为生物的总DNA进行克隆，并通过构建宏基因组文库和筛选等手段获得新的生理活性物质；或者根据rDNA数据库设计引物，通过系统学分析获得该环境中微生物的遗传多样性和分子生态学信息。
未培养微生物：从自然界分离出来却不能通过实验室培养大量繁殖的微生物。这些微生物通过现有的实验室技术，没有找到合适的培养条件。
32、什么叫功能基因组学？其主要研究内容有哪些？
功能基因组学：一门认识、分析整个基因组所包含的基因、非基因序列及其功能的学科。研究内容：①基因功能研究；②基因组的表达及时空调控研究；③蛋白质组及蛋白质组学研究；④基因组多样性研究；⑤模式生物体的基因组研究。
目前功能基因组研究的重点集中在四个方面：
（1）基因测序技术研究。预计今后几年内，测序技术将继续发展，特别是有一些重要的改进将直接用于功能基因组的研究；
（2）单核苷多态性（SNP）以及在此基础上建立的SNP单体型研究；
（3）基因组有序表达的规律研究。主要包括基因的深入鉴定、基因表达与转录组研究、蛋白和蛋白质组研究、代谢网络和代谢分子研究、基因表达调控研究等；
（4）计算生物学和系统生物学研究。
33、功能基因组学的主要研究方法有哪些？
经典方法：减法杂交、差示筛选、cDNA替代差异分析以及mRNA差异显示，用于鉴定和克隆差异表达的基因，通量低。
新技术：差异显示反转录、基因表达序列分析（SAGE）、cDNA微阵列、DNA芯片、遗传足迹法、反求遗传学、蛋白质组学和和生物信息学等等。
34、蛋白质组研究的主要方法有哪些？
根据目的的不同蛋白质组学研究可分为：一种称为“穷尽法”,即采用高通量的蛋白质组研究技术,力图查清生物体内一切蛋白质,这种大规模、系统性的策略较为符合蛋白质组学的本质。另一种策略:“差异法”(也称为“功能法”),它着重于寻找和筛选任何有意义的因素引起的不同样本之间的差异蛋白质谱,试图揭示细胞对此因素的反应途径、进程与本质,同时获得对某些关键蛋白的认识和功能分析。
根据手段的不同可分为:双向电泳技术、图谱分析技术、生物质谱(MS)技术、蛋白质组生物信息学等。整个研究过程包括:样品处理、蛋白质分离、蛋白质丰度分析、蛋白质鉴定等步骤。
双向凝胶电泳:原理是第一向基于蛋白质的等电点不同用等电聚焦分离，第二向则按分子量的不同用SDS-PAGE分离，把复杂蛋白混合物中的蛋白质在二维平面上分开。由于双向电泳技术在蛋白质组与医学研究中所处的重要位置，它可用于蛋白质转录及转录后修饰研究，蛋白质组的比较和蛋白质间的相互作用，细胞分化凋亡研究，致病机制及耐药机制的研究，疗效监测，新药开发，癌症研究，蛋白纯度检查，小量蛋白纯化，新替代疫苗的研制等许多方面。近年来经过多方面改进已成为研究蛋白质组的最有使用价值的核心方法。
等电聚焦
等电聚焦是60年代中期问世的一种利用有pH梯度的介质分离等电点不同的蛋白质的电泳技术。等电聚焦凝胶电泳依据蛋白质分子的静电荷或等电点进行分离。等电聚焦中，蛋白质分子在含有载体两性电解质形成的一个连续而稳定的线性pH梯度中电泳。蛋白质分子在偏离其等电点的pH条件下带有电荷，因此可以在电场中移动；当蛋白质迁移至其等电点位置时，其静电荷数为零，在电场中不再移动，据此将蛋白质分离。
生物质谱
生物质谱技术是蛋白质组学研究中最重要的鉴定技术，其基本原理是样品分子离子化后，根据不同离子之间的荷质比（M/E）的差异来分离并确定分子量。对于经过双向电泳分离的目标蛋白质用胰蛋白酶酶解（水解Lys或Arg的-C端形成的肽键）成肽段，对这些肽段用质谱进行鉴定与分析。目前常用的质谱包括两种：基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）和电喷雾质谱（ESI-MS）。
新技术：目前，二维色谱、二维毛细管电泳、液相色谱-毛细管电泳等新型分离技术都有补充和取代双向凝胶电泳之势。另一种策略则是以质谱技术为核心，开发质谱鸟枪法、毛细管电泳-质谱联用等新策略直接鉴定全蛋白质组混合酶解产物。随着对大规模蛋白质相互作用研究的重视，发展高通量和高精度的蛋白质相互作用检测技术也被科学家所关注。此外，蛋白质芯片的发展也十分迅速，并已经在临床诊断中得到应用。
35、蛋白质相互作用的研究技术有哪些？
免疫共沉淀、酵母双杂交、各种亲和分析、荧光共振能量转换效应分析、噬菌体显示系统筛选等等。
免疫共沉淀原理：当细胞在非变性条件下被裂解时，完整细胞内存在的许多蛋白质-蛋白质间的相互作用被保留了下来。如果用蛋白质X的抗体免疫沉淀X，那么与X在体内结合的蛋白质Y也能沉淀下来。这种方法常用于测定两种目标蛋白质是否在体内结合，也可用于确定一种特定蛋白质的新的作用搭档，同时其缺点为可能检测不到低亲和力和瞬间的蛋白质－蛋白质相互作用免疫共沉淀检测蛋白质的原理和常见问题。
蛋白质芯片：其制作原理类似于基因芯片，所不同的是，蛋白、多肽芯片所用的样品是提纯的蛋白、多肽。其检测的原理类似于抗原、抗体检测的ELISA法。如采用双抗夹心的形
式，可通过机械点涂的方法，将多种不同的单克隆抗体点样固定在固相介质表面，如PVDF 膜上，制备成抗体蛋白芯片，与制备的多种抗原样本杂交、结合，芯片上的抗体捕获相应的抗原，然后再与标记的多种不同的抗体杂交，由于抗原具有多价结合表位而结合标记抗体，根据杂交信号的有无、多少而进行定性、定量的分析。
36、试述酵母双杂交系统的原理。（此处可参考《微生物非培养技术原理与应用》曲媛媛主编一书）
细胞起始基因转录需要有反式转录激活因子的参与，而转录激活因子在结构上往往由DNA 结合域（DB）和DNA转录激活域（AD）两个或两个以上相互独立的结构域构成，它们是转录激活因子发挥功能所必需的，前转录激活结构域可同转录复合体的其他成分作用，启动它所调节的基因的转录，两个结构域不但可在其连接区适当部位打开，仍具有各自功能，而且两不同结构域可重建发挥转录激活作用。单独的DB虽然能和启动子结合，但是不能激活转录，而不同转录激活因子的DB和AD形成的杂合蛋白仍然具有正常的激活转录功能。双杂交系统的另一个重要的原件是报告株。报告株是指经改造的、含报告基因的重组质粒的宿主细胞。最常用的是酵母细胞，酵母细胞作为报告株的酵母杂交系统具有许多优点：易于转化、便于回收扩增质粒；具有可直接进行选择的标记基因和特征性报告基因；酵母的内源性蛋白不易同来源于哺乳动物的蛋白结合。激活结构域融合基因转入表达结合结构域融合基因的酵母细胞系中，蛋白质间的作用使得转录因子重建导致相邻的报告基因表达，从而可分析蛋白质间的结合作用。
37、举例说明应用宏基因组学方法挖掘未培养微生物的基因资源。
宏基因组学作为一种分子技术,可以克服传统纯培养技术的不足,提供了一种探知微生物多样性结构和功能基因组的方法,是一条寻找新基因产物的新途径。
宏基因组技术在开发土壤未培养微生物以及海洋活性物质等方面应用非常广泛,目前已采用土壤、海洋生物、海水、人唾液和牛的瘤胃等样品成功构建了宏基因组文库,已筛选到的生物活性物质有各种酶类及一些次生代谢产物,包括脂酶/酯酶、蛋白酶、淀粉酶、氧化酶、几丁质酶、核酸酶、膜蛋白、4-羟基丁酸代谢酶系、生物素合成酶系、色素、抗菌抗肿瘤活性物质及抗生素抗性基因等。
目前已经应用宏基因组技术研究了多种海洋次生代谢产物合成途径,其中最为经典的是研究海洋聚酮类和非核糖体肽类的生物合成基因簇。
1991年Pace等在研究海洋微小浮游生物时,直接提取浮游生物群体的总DNA,经酶切后通过K噬菌体载体克隆到E.coli中构建了环境DNA文库,并从中筛选到了rRNA基因,初步显示了从环境中克隆任何生物体基因的可能性。
2004年H ildebrand等从苔藓虫共生的未培养微生物中分离出苔藓虫素的聚酮合成酶,这项研究用了2种分离DNA的方法,并且用了2种载体克隆(Cosm id和K噬菌体)不同大小的DNA片段,筛选到1个约15kb的聚酮合成酶基因簇。
同年,Venter等对马尾藻海表面海水的宏基因组进行了1.6GbDNA序列测定,通过生物信息学软件分析,进行基因组组装,从而发现了148种新的微生物和782种光受体;并从该宏基因组序列中分析得到了AOX和PTOX两种酶的功能基因。
38、请阐述微生物基因组学的最新进展及应用前景。
微生物基因组学利用基因组学的研究策略研究微生物的遗传组成及其群落功能，在短短几年内，微生物基因组学研究已渗透到各个领域，包括海洋、土壤、热液口、热泉、人体口腔及胃肠道等，并在医药、替代能源、环境修复、生物技术、农业、生物防御及伦理学等各方面显示了重要的价值。
微生物基因组学尝试通过免培方法获得微生物的纯培养。主要技术包括DNA的提取、文库的构建和目标基因克隆的筛选袁可用于发现新基因、开发新的生物活性物质、研究群落中
微生物多样性等方面。微生物基因组学的应用包括：发现新的基因，开发新的微生物活性物质，研究微生物群落结构及其功能。通过基因组研究揭示微生物的遗传机制，发现重要的功能基因并在此基础上发展疫苗，开发新型抗病毒、抗细菌、真菌药物，将对有效地控制新老传染病的流行，促进医疗健康事业的发展产生巨大影响。
39、介绍你熟悉的现代免疫学技术及应用。
标记免疫分析技术在临床检验中的应用。标记免疫分析技术是当前免疫诊断技术中最为活跃，发展最快的一个领域。其基本原理是利用抗原与抗体结合反应的特异性加上各种标记物的可测量性来方便敏感检测体内各种微量生物活性物质，包括内分泌激素、蛋白质、多肽、核酸、神经递质、受体、细胞因子、肿瘤标志物等，标记物有同位素、荧光素、酶发光剂、胶体等。标记免疫技术主要包括酶标记免疫分析、放射性核素标记免疫分析技术、电化学发光免疫分析技术、时间分辨荧光免疫技术。其中，电化学发光免疫分析技术及时间分辨荧光免疫技术成为发展较快的免疫技术，越来越受到重视。
(1)电化学发光免疫分析(ECL)。电化学发光免疫分析(ECL)是上世纪九十年代发展起来的一种新型CL方法，与化学发光不同的是，它在电极表面由化学引发的特异性化学发光反应，实际上包括了电化学和化学两个过程。电化学发光和普通化学发光技术主要区别在于标记物不同，一般化学发光不稳定、为间断的、闪烁性发，且在反应过程中易发生裂变导致反应结果不稳定;而电化学发光为电促放光，可产生高效、稳定的连续发光，且检测步骤大大简化，由于原理新颖、干扰因素少、灵敏度高、特异性强、标准物稳定、出结果快速、重复性好等特点，已经广泛应用于临床，主要用于生长激素、肿瘤标志物、甲状腺激素、C－肽、生长激素、绒毛膜促性腺激素、促黄体生成素、催乳素等检测，并有较好的发展前景。
(2)时间分辨荧光免疫技术。时间分辨荧光免疫技术(TRFIA)是近几十年发展起来的最具有发展前途的非放射免疫分析技术，其测定原理与通常的FIA有些区别，采用镧系元素或其螯合物的反应物进行标记，用三价稀土离子及其螯合物作为示踪物代替了传统使用的放射性同位素及酶，标记抗原、抗体、激素等物质。利用时间分辨荧光计特定的延迟一段时间测量，待血清容器、样品管和其他成分的半衰期荧光衰变后再测量，这时就只存在EU3 +标记物的特异性荧光，即通过时间分辨几乎能够完全消除各种非特异性荧光物质的干扰。这是TRFIA高灵敏度和低干扰的原因之一，灵敏度可高达1019，明显高于其他若干分析方法。另外，镧系元素荧光的发射光波窄，标记物不会影响被标记物的空间立体结构，有利于降低本底标记物，保证了被检物质的稳定性。TRFIA技术在国外已广泛应用于临床检测，其新的应用不断被开发出来。在国内也正逐步得到重视，并已有商品化的试剂推出，种类已多达80多种。
（3）酶标记免疫分析(Enzyme-immuno-assay,EIA)是继RIA和FIA之后建立起来的一项将酶反应的高效性与免疫反应的特异性有机结合的标记免疫学技术。1966年,以Engvall和Perlmann等为先驱,发展了酶免疫测定法,主要是利用免疫复合物上的酶将特定的底物转化为特定的颜色,用分光光度计测定,从而测得待测物的量。酶标记因其催化底物可与核素一样起到信息放大作用,而减少放射性废物,曾被认为可以完全取代RIA。目前,在我国酶标免疫检测由于其检测灵敏度高、方法简单、所用仪器相对便宜,因此发展空间也很大。开发商品试剂盒也有很好得实用价值。但是,这种依靠比色法的检测所受的干扰因素太多,其灵敏度和稳定性未能高于RIA,而且底物一旦显色后就难于复原,因是一次性的。另外,酶结合反应时间很难确定,酶随着时间的延长很容易失活,影响测定效果,结果也不容易保存。有研究者认为,把几种结构相关或非相关的农药抗体结合,利用这种混合技术进行几种农药的多残留分析,对于检测大批量且农药污染又没有规律的样品,可以节省大量的时间和工作量。
（4）放射免疫分析(radioimmunoassay,RIA)是美国科学家Yalow和Berson于1959年创立的一种微量分析法,它是将具有高灵敏度的放射性核素示踪技术和特异性免疫化学技术相结合而建立的新方法。该技术利用核素标记物的放大效应,改善了待测物的检测下限,同时以抗体或抗原作为结合试剂,大大提高了检测方法的特异性。放射性标记法利用同位素标记的高灵敏性和抗原抗体反应的高特异性相结合,精确敏感性好(ng、pg),样品用量少,易规范化,是其他任何生物测定法所无法比拟的。而且最近有人研究放射性标记在两相溶液中的检测,克服了溶剂互不相溶影响抗原抗体特异性反应的灵敏度。然而,其在应用上的缺点也是显而易见的,如需特殊设备,虽涉及放射性微小,但仍会面临公众反核的负面影响。此外,放射免疫分析较难进行自动化分析,试剂盒的有效期短的缺点使其面临新一代更灵敏、稳定、快速而且自动化程度高的测量技术的挑战。
40、合成生物学中常提到的“基因（生物）元件”，“生物部件（part）”，以及“生物积块（BioBrick）”各指的是什么？相互之间的关系或联系如何？
生物积块：为了克服常规基因操作中繁琐的切、连、转、筛，即DNA片段的分离、体外连接、导入受体细胞和筛选的过程，以及从成百上千种限制性内切核酸酶和底物中进行选择的困难中解脱出来，更加灵活、高效、方便地使用DNA元件，合成生物学家提出了生物积块的概念。生物积块有大有小，小型的生物积块称作生物部件，由几个生物部件组成的基因调控线路称作device，再大一些可以是由调控线路组成的级联线路、调控网络，甚至调控系统。只要是经过标准化处理，具有标准的酶切位点，都可以称作生物积块。
生物部件：遗传系统中最简单、最基本的生物积块成为生物部件。生物部件是指具有特定功能的核苷酸或者蛋白质序列，能够通过标准化组装方法与其他生物部件组装成具有更复杂功能的模块。生物部件按照其功能可以划分为终止子、蛋白质编码基因、报告基因、信号传递组件、印务组建、标签组件、蛋白质发生组件、转换子、启动子等类别。每个生物部件都有一个标准的名字编码，我们可以很方便地从一块DNA原件的名字编码中判断出它在具体生物过程中所发挥的功能。
41、合成生物学的主要研究方向。
生物学的基本研究方法 一、基础知识： （1）、_________和_______是科学探究基本方法。也是我们学习生物学的基本方法。 (2)、实践可以给研究者提供现象、数据等资料，是检验_______、形成科学理论的实践基础。 实验的一般规程是：1. ________________________ 2、_____________________________ 3、________________________ 4、________________________________ 5、_________________________________________ (3)正确使用显微镜的步骤是：1. ________________________ 2、_____________________________ 3、________________________4、_________________________5、____________________________ 在显微镜下观察到的物像是________像。 （4）科学探究的基本过程是;1. _____________ 2、_____________3、______________ 4、________________________ 5、___________________ 6、__________________________ 实验中单一变量原则：变量是______________________，在一个实验中，除了要研究的变量以外，其余的变量都应__________，并控制在__________状态。 （5）什么叫对照实验？_________________________________________ _________________________________________ _________________________________________ （6）收集资料和分析资料有什么好处？ _________________________________________ _________________________________________ （7）测量 在测量中如何提高数据的可靠性？_________________________________________ （8）调查：调查是科学探究的常用方法。 完成一项调查需要做好哪几个方面工作？________________________________ ________________________________________________________________ （9）综合起来科学探究的方法概括起来有： 1、2、3、 4 二、探究训练 1、使用显微镜对光的程序是（） ①选遮光器上较大的光圈对准通光孔②转动转换器，使低倍物镜对准通光孔，③左眼注视目 镜，右眼睁开④转动反光镜，使光线通过通光孔反射到镜筒内 A、①→②→③→④ B、②→①→③→④ C、③→④→②→① D、③→②→①→④ 2、小明在用显微镜进行观察时看到了一个小黑点，移动载玻片和物镜，小黑点不动，由此可判断小 黑点可能在( ) A 目镜上 B 物镜上 C 载玻片上 D 反光镜上 3、当显微镜的目镜为10X、物镜为10X时，在视野直径范围内看到一行相连的8个细胞。若目镜 不变，物镜换成40X时，则在视野中可看到这行细胞中的（） A．2个B．4个C．16个D．32个 4、小强在显微镜下观察到了洋葱表皮细胞后，兴奋地向同学描述，并把显微镜轻轻挪动给同组同学，
第三章细胞生物学研究方法 如何学习细胞生物学？ ?抽象思维与动态观点 ?结构与功能统一的观点 ?同一性(unity)和多样性(diversity)的问题 ?细胞生物学的主要内容： 结构与功能（动态特征）； 细胞的生命活动； ?实验科学与实验技术——细胞真知源于实验室 ——What we know//How we know. 第三章细胞生物学研究方法 细胞形态结构的观察方法 细胞组分的分析方法 细胞培养、细胞工程与显微操作技术 第一节细胞形态结构的观察方法 光学显微镜技术（light microscopy）
电子显微镜技术(Electro microscopy) 扫描探针显微镜（Scanning Probe Microscope） 扫描遂道显微镜(scanning tunneling microscope ) 第二节细胞组分的分析方法 离心分离技术 细胞内核酸、蛋白质、酶、糖与脂类等的显示方法 特异蛋白抗原的定位与定性 细胞内特异核酸的定位与定性 放射自显影技术 定量细胞化学分析技术 第三节细胞培养、细胞工程与显微操作技术 细胞的培养 细胞工程 一、光学显微镜技术（light microscopy) 普通复式光学显微镜技术 荧光显微镜技术（Fluorescence Microscopy）
激光共焦扫描显微镜技术（Laser Confocal Microscopy） 相差显微镜（phase-contrast microscope） 微分干涉显微镜 （differential interference contrast microscope, DIC） 录像增差显微镜技术（video-enhance microscopy） 二、电子显微镜技术 电子显微镜的基本知识 电镜与光镜的比较 电镜与光镜光路图比较 电子显微镜的基本构造 主要电镜制样技术 负染色技术 冰冻蚀刻技术 超薄切片技术 电镜三维重构技术 扫描电镜（Scanning electron microscope，SEM） SPM(Scanning probe microscope) 三、扫描遂道显微镜 Scanning Probe Microscope,SPM (80年代发展起来的检测样品微观结构的仪器) 包括：STM、AFM、磁力显微镜、摩擦力显微镜等 原理：扫描探针与样品接触或达到很近距离时，即产生彼此间相互作用力，如 量子力学中的隧道效应（隧道电流）、原子间作用力、磁力、摩擦力等， 并在计算机显示出来，从而反映出样品表面形貌信息、电
课程名称：最新科技前沿院系：会计学院会计系学号： 姓名 指导老师
最新颖的生命科学科技前沿 摘要： 每一次人类的进步，必须以科技的进步为前提。生命科学发展至今，人类功课了无数难题。从1953年，DNA双螺旋结构的第一次提出，到1986年生物学家对进行人类基因组的全序列分析设想的提出，再到2000年“人类基因组计划”测序工作的完成，科技的一步步进步，推动着生命科学的一步步进步。生命科学的一步步进步也在随时随地的影响着我们的生活。 关键词： 生命科学成果前沿趋势 前言： 仰观宇宙之大，俯察品类之盛，在广袤的自然界中，处处都有生命的踪迹，参天蔽日的大树、匍匐丛生的小草，飞禽走兽、游鱼爬虫，体积以吨计的鲸鱼、肉眼看不见的细菌和病毒，生命个体无一不在一定的时空中呈现出盎然生机…… 那么，生物是怎样以一种自然而又科学的方式存在于我们身边的呢？它们的存在又为我们人类的生存和生活提供了哪些必要的条件呢？我们能从大自然中得到什么珍贵的信息呢？近年来，生命科学有了哪些进展呢？了解生命科学又能为我们的生活提供哪些便利
呢？…… 种种疑团，无一不需要我们以科学的态度来了解生命科学，以先进的技术走到科技的最前沿…… 正文： 现代科学技术极大的促进了社会的进步与发展，而生命科学技术的飞速发展尤其使人们的生活发生了翻天覆地的变化。随着研究的不断深入，技术水平的不断提高，生命科学与我们的生活联系的越来越紧密，悄悄地改变着我们生活的方方面面。 一、什么是生命科学 首先，先让我们来了解一下什么是“生命科学”。 “生命科学”一词在字典中的定义是：研究生命现象、生命活动的本质、特征和发生、发展规律，以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的学科。 可见，生命科学是基于对生命的研究而形成的一门学科。他用于有效地控制生命活动，能动地改造生物界，造福人类生命科学与人类生存、人民健康、经济建设和社会发展有着密切关系，是当今在全球范围内最受关注的基础自然科学。 生命科学是系统地阐述与生命特性有关的重大课题的科学.支配着无生命世界的物理和化学定律同样也适用于生命世界，无须赋予生活物质一种神秘的活力。对于生命科学的深入了解，无疑也能促进物理、化学等人类其它知识领域的发展。比如生命科学中一个世纪性的
第八讲生物科学前沿简介 一、20世纪生物科学发展的历史回顾 记者：匡先生，在展望生物学绚丽的发展前景之前，您能否简要的回顾20世纪生物学领域所取得的引人注目的成就呢？ 匡廷云院士：由于19世纪以来，物理学、化学、地学以及技术科学的理论成就和技术进步，为生物学家认识生物发展规律提供了许多新的手段、方法。所以19世纪末20世纪初，生命科学取得了巨大的发展。在20世纪在生命科学领域有两次革命性的突破。第一次是孟德尔遗传学的再认识和摩尔根的基因论。孟德尔开创了经典遗传学，揭示了生物遗传现象。摩尔根主要用实验手段证明了基因是有序排列在染色体上的。 到了20世纪中叶，迎来第二次突破性进展，即沃森和克里克发现DNA双螺旋结构。沃森是生物学家，当时刚刚在美国拿到博士学位，研究噬菌体，后来到了英国。而克里克是个物理学家，当时在剑桥读Ph.D，用X射线衍射研究蛋白质晶体结构。沃森的贡献是在于确定DNA 两对特异性碱基的配对。克里克的贡献在于他极力主张建立物理模型，从分子、原子之间的距离和角度就可以得到最大限度的变量和稳定条件。特别有规则的双螺旋结构大大减少了变量数目。物理学家和生物学家完美的结合发现了DNA双螺旋结构。这是第二个突破性的里程碑。 图2 玉米籽粒的孟德尔遗传 图3 DNA 双螺旋
DNA双螺旋结构的建立开辟了生物学的新纪元。在这个基础上产生了基因工程、蛋白质工程。因此生物技术的发展对科技的发展对科技的发展、社会的进步的推动力是巨大的。由于分子生物学的发展、信息科学的发展人类才有可能识破自身的基因。在20世纪末大规模的开展人类基因组计划，破译人类的基因全序列。这个计划与曼哈顿原子弹计划、阿波罗登月计划并称20世纪人类三大科学计划。可以说20世纪生物学是飞速发展，取得了巨大的成就，为21世纪生命科学的腾飞打下了坚实的基础。
现代生命科学前沿专期末考试题 考试时间 1月13日14:00~16:00，地点：学院一、二教（如果坐不下再开微格教室），形式：闭卷，拉单桌，不允许携带任何资料。 1.论述当代生命科学五个方面的最新进展（30分） a 神经生物学研究进展:2014年诺贝尔生理学或医学奖授予了发现构成大脑定位系统细胞的三位科学家.他们发现在实验动物经过某些特定位置时,位于海马附近内嗅皮质的另一些神经细胞被激活,这些脑区构成一个六边形网络,每个网格细胞在特定的空间图式中起作用.这些网格细胞共同构成一个坐标系,便于实验动物在三维空间的活动.这些研究解决了哲学家和科学家几个世纪来一直争论不休的一个问题,即大脑如何对我们周围空间产生地图,以及如何通过这个系统在复杂的环境中导航的. b.细胞生物学研究进展:2006年,日本山中伸弥研究小组通过将逆转录病毒介导的Oct4, Sox2, Klf4及c-Myc四个基因转入鼠成纤维母细胞,将成体细胞重编程为具有多分化潜能的干细胞,并将该类干细胞命名为iPS细胞.2007年, 美国Thomson 实验室，俞君英博士报道了Oct4, Sox2,Nanog及Lin28 四个基因的转染可将人成纤维母细胞重编程为iPS细胞。2008年4 月, Hanna等将镰刀型红细胞贫血模型小鼠的皮肤成纤维细胞诱导为iPS细胞, 改善了小鼠的贫血症状。2008年9月, 美国哈佛大学采用iPS技术, 将人类胰腺细胞逆向分化为能分泌胰岛素的B细胞, 成功治愈了糖尿病小鼠。利用这些方法，可以避开伦理学的限制获得具有多能性的细胞,这为发育生物学和医学研究提供了更多可能的应用. c.分子生物学研究进展:以半乳凝素-3为例,研究表明癌症患者血液中半乳凝素-3水平大幅升高.半乳凝素-3参与肿瘤细胞的增殖、粘附、侵袭、克隆存活以及肿瘤血管生成等过程.而一些半乳凝素-3抑制剂如乳糖基胺,乳糖基亮氨酸,酸碱修饰的柠檬
生命学院《生命科学研究方法》学习心得体会 1 1 《生命科学研究方法》学习心得体会 《生命科学研究方法》一课旨在让我们了解在研究生期间应该怎样做科研。包括培养科学的意识、实验平台的利用、实验仪器技术的初步了解，为今后的科研打下基础。 了解各个先进仪器的功能和高级数据分析的知识是必不可少的，它能让我们得到更多、更有效的结果，提高研究档次，利用科研共享平台可以提高科技创新能力。 首先，我了解到了生科院的科研共享平台、分析测试中心、光电国家实验室生物光学成像研究平台、设备处大型仪器设备共享平台等平台，以及账号注册、仪器借用的基本流程，对这些平台的仪器有一个大概了解。 这些仪器中，我们接触较多的有影像系统（小动物活体成像、荧光显微镜）和分离检测系统（HPLC 、质谱）等。由于我们药物所经常做动物实验，小动物活体成像对我们来说是必要的仪器，它能在不杀死小白鼠的情况下观察小白鼠体内的病灶，这对研究药效和药代都有重要意义，而且小动物活体成像可以节约实验动物、实验时间，避免不同样本间的个体差异，提高数据精准度。荧光标记成像在生物学的应用非常广泛，相关技术的发展为我们的观察与定量提供方便。质谱和高效液相色谱（HPLC ）也是常用技术，随着蛋白组学、脂质组学的兴起，高效液相色谱和质谱连用技术也不断发展。通过条件的控制我们可以检测成百上千种代谢物，然后做系统分析，从全局出发寻找变化规律，为科研提供新思路。 有一个好的仪器固然重要，但首先我们要有一个好的实验设计，当我们了解各种仪器的功能特性之后，就要学会利用它们。设计高水平的实验技术路线，达到更精确的检测与更准确的判断。 《生命科学研究方法》这门课邀请的大多是相关仪器平台的负责人，它们有着专业的仪器操作技术和运用仪器平台解决实际问题的能力，这是值得我们学习的。目前，了解高端仪器的操作的人才也是供不应求的，所以认真学习仪器的使用也是一项重要的事情。技术的发展为科学研究提供便利，而科学研究推动技术的发展，我们应该为此而努力。
生命科学前沿课程 邹琪启明生物U201014975 高考后，在录取通知书里，我看到了学校关于启明学院这个拔尖创新人才培养地的考试选拔通知，而我有3个选择——材料类创新试验班、基础学科生物实验班、基础学科物理实验班。看到生物两个字，我突然找到了一种方向感，因为我从小就对大自然感兴趣，常常在自家后院里摆弄一些花花草草、翻开墙角的砖头来观察、解剖各种奇异的虫。在生物学科的理论学习上，我也不觉枯燥，因为它常常让我将知识与实际联系起来，让我觉得只有学像生物这样的学科才能为现实乃至整个社会有所贡献。天隧人愿，我成功地考上了启明生物实验班，在这里，听了闫云君等教授的精彩讲座后，更是对生物学的爱一发不可收拾。生命科学前沿课程一共八讲，给予了我们对生物学各个分支的一些了解，展现了我们华科大研究团队对于生物研究的美好前景。 第一讲中国生物技术创新战略与发展政策第一节课，我坐在第一排最靠近闫教授的位子上，深深地被他的活力和对生物学的热情所打动。他讲到了学校关于启明学院的重视，寄予了我们殷切地期望。闫教授还结合自己学生时代的刻苦努力告诫我们要珍惜时间、学会自主学习、能吃苦、单纯地生活。为我们量身定制的是“1+3”的模式，即在大二时就可以有自己的导师进行实地的创新生物研究，本科毕业前要在SCI上发表文章。我们有良好的资源，而与此同时，我们需要付出比常人多得多的努力。闫教授还教导我们，在本科阶段，我们的目标是：①构架理论体系；②建立基本的动手能力；③培养创新能力；④做一个好人。 一番谆谆教诲后，闫教授进入了课题——中国生物技术创新战略与发展政策。其主要内容包括： 1.生物技术创新引领现代生物经济蓬勃发展： 例如，医药生物技术创新、农业生物技术创新、工业生物技术创新。 2.生物技术创新推动疾病预防、诊断与治疗手段的变革，孕育新的医学革命： 重大传染疾病疫苗的开发确保人类健康和安全； 重大疾病分子分型和个体化诊疗引领个性化医学发展； 生物技术药物研发风起云涌，产业化日新月异。
生命学院2017年秋《生命科学研究方法》学习心得体会 1 1 《生命科学研究方法》课程心得 姓名（亲笔签名）： 学号： 导师： 专业： 日期： 年 月 日 《生命科学研究方法》这门课邀请的大多是相关仪器平台的负责人，它们有着专业的仪器操作技术和运用仪器平台解决实际问题的能力，能在研究生生涯伊始接受这样多方面、多类型的专业培训是一段获益良多的经历，首先感谢课程开设老师苏莉教授和我院众多参与本课程的邀请老师，来自不同领域、不同地方的受邀老师共同打造了这样一门有广度与深度的课程。 在八周共十六个讲座中，我深刻地了解在研究生期间应该怎样做科研，包括培养科学的意识、实验平台的利用、实验仪器技术等方面有了初步的。其中卢群伟老师结合他本人的学术历程以及科研经历为我们讲解了仪器在生命科学研究中不可小觑的作用，以及仪器技术人员需要具备的品质。“生命科学领域的每一次进步都源自技术的突破”，他说：“合适、高效的研究方法对一个优秀的科研工作者是必不可少的。有一个好的仪器固然重要，但首先我们要有一个好的实验设计，当我们了解各种仪器的功能特性之后，就要学会利用它们。设计高水平的实验技术路线，达到更精确的检测与更准确的判断。” 紧接着刘斌老师具体讲解了生科院2楼科研共享平台的账号注册、仪器借用的基本流程和仪器种类和使用规范等，刘秀丽老师对光电国家实验室生物光学成像研究平台做了详细介绍。让我们对我校众多科研共享平台有了一定的了解，这为我们接下来实验的进行带来了极大地便利，利用这些先进仪器提高科技创新能力。 此外，武汉生物技术研究院公共技术服务平台副部长付爱思博士讲述的荧光定量PCR 技术，陈希博士讲述的蛋白提取以及Western Blot 实验中的注意事项都非常及时地为我的实验提供了有效的帮助；武汉大学生命科学学院陈向东教授通过自己实验室的案例讲解了多种典型的微生物保种方法和复苏方式；印象深刻的还有来自中国地质大学（武汉）材料与化学学院夏帆教授风趣幽默的授课风格，将自己做实验的过程更像一场探险的方式娓娓道来，其中遇到的难关仿佛就是在座的我们此刻正面临的问题，夏帆老师强大的吸引力带动我们积极思考，当这些问题逐个被突破时忍不住鼓掌庆祝一番。课程末尾夏帆老师还语重心长地教育我们要珍惜光阴，用心度过每一天。 关于建议，我觉得可以建个群让授课老师和学生在群里交流实验过程中遇到的困难，以及科研历程的心得体会等，学生更加近距离接触各领域内的优秀人才，共同促进生命领域的发展。
激光捕获显微切割Laser capture microdissection (LCM) technology是在不破坏组织结构，保存要捕获的细胞和其周围组织形态完整的前提下，直接从冰冻或石蜡包埋组织切片中获取目标细胞，通常用于从组织中精确地分离一个单一的细胞。 背景：机体组织包含有上百种不同的细胞，这些细胞各自与周围的细胞、基质、血管、腺体、炎症细胞或免疫细胞相互粘附。在正常或发育中的组织器官内，细胞内信号、相邻细胞的信号以及体液刺激作用于特定的细胞，使这些细胞表达不同的基因并且发生复杂的分子变化。在病理状态下，如果同一类型的细胞发生了相同的分子改变，则这种分子改变对于疾病的发生可能起着关键性的作用。然而，发生相同分子改变的细胞可能只占组织总体积的很小一部分；同时，研究的目标细胞往往被其它组织成分所环绕。为了对疾病发生过程中的组织损害进行分子水平分析，分离出纯净的目标细胞就显得非常必要。1996年，美国国立卫生院（NIH）国家肿瘤研究所的[2]开发出激光捕获显微切割技术（Laser capture microdissection ，LCM ），次年，美国Arcturus Engineering公司成功研制激光捕获显微切割系统，并实现商品化销售。应用该技术可以在显微镜直视下快速、准确获取所需的单一细胞亚群，甚至单个细胞，从而成功解决了组织中细胞异质性问题。这项技术现已成为美国“肿瘤基因组解剖计划”的一项支撑技术[1]。 原理：LCM的基本原理是通过一低能红外激光脉冲激活热塑膜———乙烯乙酸乙烯酯（ethylene vinylacetate，EVA）膜（其最大吸收峰
接近红外激光波长），在直视下选择性地将目标细胞或组织碎片粘到该膜上[2]。LCM 系统包括倒置显微镜、固态红外激光二极管、激光控制装置、控制显微镜载物台（固定载玻片）的操纵杆、电耦合相机及彩色显示器。用于捕获目标细胞的热塑膜直径通常为6mm，覆在透明的塑料帽上，后者恰与后继实验所用的标准 0.5ml离心管相匹配。 机械臂悬挂控制覆有热塑膜的塑料帽，放到脱水组织切片上的目标部位。显微镜直视下选择目标细胞，发射激光脉冲，瞬间升温使EVA膜局部熔化。熔化的EVA膜渗透到切片上极微小的组织间隙中，并在几毫秒内迅速凝固。组织与膜的粘合力超过了其与载玻片间的粘合力，从而可以选择性地转移目标细胞。激光脉冲通常持续0.5~5.0毫秒，并且可在整个塑料帽表面进行多次重复，从而可以迅速分离大量的目标细胞。将塑料帽盖在装有缓冲液的离心管上，将所选择的细胞转移至离心管中，从而可以分离出感兴趣的分子进行实验[3]。 EVA膜约100~200μm厚，能够吸收激光产生的绝大部分能量，在瞬间将激光束照射区域的温度提高到90°C，保持数毫秒后又迅速冷却，保证了生物大分子不受损害。采用低能量红外激光的同时也可避免损伤性光化学反应的发生。 优缺点：LCM最显著的优点在于其迅速、准确和多用途的特性。结合组织结构特点以及所需的切割精确度，通过选择激光束的直径大小，可以迅速获取大量的目标细胞。LCM与以显微操作仪为基础的显微切割技术相比[4]，具有以下优点：(1)分离细胞速度快，无需精巧的操作技能；(2)捕获细胞和剩余组织的形态学特征均保持完好，可以较
生命科学的研究方法及科学探究的一般过程（教案） 一、教学目标 知识目标 1.能够说出生命科学研究方法的三大类型； 2.能够说出科学探究的一般过程。 能力目标 1.形成科学探究的一般思维，尝试进行科学探究； 2.培养知识的概括能力和科学的逻辑思维能力。 情感目标 1.明确生命科学是一门综合性学科的意识，形成注重对各个学科的综合学习并相互联系意识； 2.体验科学探究的严谨性。 二、教学重难点 1.重点：生命科学研究方法三大类型及科学探究的一般过程。 2.难点：科学探究的一般过程。 三、课时安排 1课时。 四、教学设计 以教师讲述为主，结合多媒体课件，通过回顾生物科学史上一些科学家的科研过程，总结出科学研究方法的三大类型：观察和描述、生物实验法、生命现象的人工模拟；通过回顾讲述天花和牛痘的故事，总结出科学探究的一般过程：发现和提出问题——建立假设——设计实验方案（以验证假设）——实施实验并记录实验现象和结果——校验假设得出结论——交流及应用。通过对本节课的讲解，主要是要让学生对生命科学的研究有一个整体了解，并形成科学研究的一般思维，这对学生对其他学科的学习以及日常生活都是有好处的。 五、教学过程 （生命科学的研究方法） 教师：生命科学是研究生命现象、生命活动的本质、特征和发生、发展规律，以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的科学。我们现阶段所学的生物，其实就是生命科学相关的一些基础知识。今天，似乎很难找到哪一门学科像生命科学这样高度地调动了人类的各种认知和研究手段，创造了如此丰富多彩的实验技术。在这方面不仅出版了大量的专著（如组织化学技术、分子克隆技术、试验胚胎技术等），而且也有不少的杂志（如Method in Cell Biology）发行。 设问：就广泛意义的科学方法而言，生命科学研究方法大致可以分为哪些类型？ （学生听讲，思考并回答问题，一般情况下在教师的引导提示下，学生能够答出前两种类型，而第三种则较难以答出） 教师总结学生答案，继续讲解：就广泛的科学方法而言，生命科学研究方法大致可分为以下三种类型： 1、观察与描述：对生命现象、生物体的结构和生命过程等进行直接的观察与描述。 观察与描述是研究生命现象的最基本的方法。观察可以是针对大尺度的生态行为来进行，也可以对生命的细小部分借助仪器（如显微镜）来完成，可以对生命的活体过程进行观察（如胚胎发育过程），也可以将生命杀死固定并用特定方法（如染色、同位素标记）显示生命的瞬间结构和理化状态。这些观察的结果往往要经数据和资料的分析或再处理后才能得到对生命真实过程的了解。人们对生命现象的认识大量获自于观察，例如物种的生态分布和
《第三节生物学的探究方法》教案 教学目标: 1. 知识目标： ①通过分析和讨论“巴斯德实验”，概述科学探究六个环节的大致过程和常用的研究方法。 （重、难点） ②明确“控制实验变量，设计对照实验”是实验成功的关键。（重点） 2. 能力目标： ①通过观察生活屮常见生物现象，尝试发现与生物学相关的问题并模仿设计一些简单探究实验，逐步培养科学探究的能 力。 3?情感、态度与价值观目标： ①通过了解科学家的工作和思维方法，体验科学探究是人们获取科学知识，认识世界的重要途径之一，认同科学家严谨 求实的科学态度和锲而不舍的精神。 教李方法及李法指导： 为体现学生的主体地位，从学生常见的生活场景入手，联系生物学的发展史，本节课采用“徼趣导学，合作探究”的教学模式，激发学生探寻生物学知识的兴趣。通过对意大利生物学家斯巴兰让尼和法国生物学家巴斯德“曲颈瓶实验”的分析，引导学生了解科学家严谨求实的工作和思维方法，体验科学探究实验中如何设计对照实验和控制实验变量，増强实验的说服力，进一歩认识到科学探究是人们获取科学知识,认识世界的重要途径之一。 课前准备：巴斯徳“曲颈瓶实验”、斯巴兰让尼实验的图片、课件等。 教学过程： 教学环节 时间安排 教师活动学生活动设计意图 复习巩固（4分钟）1.什么是生物圈？绝大多数生物生活 在生物圈的哪些范围内？ 2.生物圈为生物的生存提供了哪些条 件？ 3 ?什么是栖息地? 4.威胁生物生存的关键因素是什么？ 结合上节所学内容进 行思考后独立回答。 将复习旧知常态化，从而 强化知识的识记和落实。过渡：生活中，尤其是天气温度
创设 情境 激趣 导入（3分钟）较高时，我们吃剩的饭菜放置时间久 了，还能继续食用吗，为什么？你认 为食物长时间放置导致变质的原因是 什么？ （图片展示：霉变的馒头、腐败的饭 菜等。） 早在19世纪60年代以前，人们 就已经证实食物变质是由微生物引起 的，并且在此Z前人们普遍相信一种 所谓的“口然发生说”,该学说认为使 食物变质的微生物是由食物自身产生 的，如：腐尸生蝇蛆，包括17世纪的 大科学家哈维和牛顿都相信这种学 说。但是，巴斯德根据自己的研究实践， 不相信微生物可以自然发生。 那么，使食物变质的微生物真正 是从哪儿來的？我们可以通过什么方 法探究这一问题的正确结论呢？带着 这些问题，我们来共同学习：第三节生 物学的探究方法。 生1：不能，饭菜可 能会变质了（变酸 T）o 生2:食物中可能滋 生了大量微生物，导 致食物变质。 学生对使食物 变质的微生物的来源 产生兴趣，有强烈探 寻结果的欲望。 以“自然发生说”与学生 当前的认知矛盾激发 学生积极思考，大胆探究 的欲望。 展示目标（2分钟）首先引导学生自读学习目标，识记了 解本节学习的主要内容。 自读目标，识记了解 本节主要内容。 闱绕目标进行学习。
生命科学前沿问题的哲学思考 ——论生物信息学中的马克思主义哲学 口腔医学院胡靖宇2010103040019 早在19世纪60年代，遗传学之父孟德尔就提出了生物性状是由遗传因子控制的逻辑推理。20世纪初，摩尔根在对孟德尔的遗传定律进行补充的同时，也证实了那些遗传因子——基因的存在，而染色体就是基因的载体。20世纪50年代，沃森和克里克提出了DNA双螺旋结构，人们才真正认识到基因的本质，即具有遗传效应的DNA片段。由于不同基因的碱基序列不同，因此，不同的基因就含有不同的遗传信息。 至此，人类对于破解生命终极奥义的愿望空前迫切起来，1990在美国启动的人类基因组计划（HGP）为我们敲开了基因世界那扇尘封多年的大门。2000年6月26日，参与HGP的六国科学家共同宣布，人类基因组草图已经绘制完成，这标志着生命科学进入后基因时代（post-genomic era）[1-4]。生物科学的研究重心由基因结构研究向基因功能转移，最终转向生命科学的全部信息进行系统整合和应用，一门新兴科学——生物信息学就此而生。 生物信息学（Bioinformatics）是在生命科学的研究中，以计算机为工具对生物信息进行储存、检索和分析的科学。它是当今生命科学和自然科学的重大前沿领域之一，同时也将是21世纪自然科学的核心领域之一。其研究重点主要体现在基因组学(Genomics)和蛋白学(Proteomics)两方面，具体说就是从核酸和蛋白质序列出发，分析序列中表达的结构功能的生物信息。 具体而言，生物信息学作为一门新的学科领域，它是把基因组DNA序列信息分析作为源头，在获得蛋白质编码区的信息后进行蛋白质空间结构模拟和预测，然后依据特定蛋白质的功能进行必要的药物设计。基因组信息学,蛋白质空间结构模拟以及药物设计构成了生物信息学的3个重要组成部分。从生物信息学研究的具体内容上看，生物信息学应包括这3个主要部分：(1)新算法和统计学方法研究；(2)各类数据的分析和解释；(3)研制有效利用和管理数据新工具。 纵观生物信息高度膨胀的这二十年，除了慨叹生物信息学这一门新兴学科的蓬勃发展外，似乎还能隐约看到另外一门学科的身影。而当我们重新回顾这一段
生物学中的常用技术方法和科学研究方法 一、常用技术方法 (一)同位素标记法 同位素用于追踪物质的运行和变化规律。用示踪元素标记的化合物，化学性质不会改变。人们可以根据这种 化合物的放射性，对有关的一系列化学反应进行追踪。这种科学研究方法叫做同位素标记法，也叫同位素示踪法。 可用于研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向等，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的 变化、反应机理等。如3H、14C、15N、18O、32P、35S等。 1. 科学家利用“同位素标记法”弄清了许多化学反应的详细过程．下列说法正确的是 A．用14C标记CO2最终探明了CO2中碳元素在光合作用中的转移途径 B．用18O标记H2O和CO2有力地证明了CO2是光合作用的原料 C．用15N标记核苷酸弄清了分裂期染色体形态和数目的变化规律 D．用35S标记噬菌体的DNA并以此侵染细菌证明了DNA是遗传物质 A （二）荧光标记法。 同位素标记法和荧光标记法的区别：同位素标记法通常采用放射性同位素标记物质中的分子原子，荧光标记 法通常是借助荧光分子来标记蛋白质。一个是元素标记，另一个是分子标记。 2.现代分子生物学采用的测定基因在染色体上位置的方法是 A.杂交法 B.测交法 C.荧光标记法 D.X射线衍射法 C （三）差速离心法 用高速离心机在不同的转速下进行离心，利用不同的离心速度所产生的不同离心力，就能将各种细胞细胞分开 （四）分子杂交技术： 根据某些物质分子之间特异性识别和结合的性质，利用已有的物质分子对未知物质分子进行检测的技术。 3. 用某人的胰岛素基因制成的DNA探针，检测下列物质，不能形成杂交分子的是， A．该人胰岛A细胞中的DNA B．该人胰岛B细胞的Mrna C．该人胰岛A细胞的mRNA D．该人肝细胞的DNA C 二．科学研究方法 （一）类比推理 根据两个对象之间有某些性质相同，从而推测它们的其他性质也相同的方法。应当注意的是，类比推理的结 论具有偶然性，可能是正确的，也可能是错误的，其证实或证伪还需要通过观察或实验。 （二）假说演绎法 是指在观察和分析基础上提出问题以后，通过推理和想象提出解释问题的假说，根据假说进行演绎推理，再 通过实验检验演绎推理的结论。 一般过程：发现问题→提出假说→演绎推理→实验检验 4. (1)孟德尔运用假说-演绎法发现了遗传的两个基本规律。在自由组合定律发现过程中,孟德尔在观察豌豆的 实验时,提出了问题;通过严谨的推理和大胆的想象,提出了对进行解释的假说;并进行了演绎推理,巧 妙地设计了实验,检验了演绎推理的结论。其中孟德尔在自由组合定律中的演绎过程是。 （三）模型建构： 模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所作的一种简化的、概括性的描述,这种描述可以是定性的, 也可以是定量的;有的借助于具体的实物或其他形象化的手段,有的则通过抽象的形式来表达. 所谓建模,就是要寻找变量之间的关系,构建模型,然后依据模型进行推导、计算,做出预测、结论等。 模型一般可分为物理模型、数学模型和概念模型等。 ①物理模型：是实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。如，人工制作或绘制的DNA分子双螺旋结构模 型、真核细胞三维结构模型等。生理过程模型也可看作是物理模型。 ②数学模型：指的是用来描述系统或它的性质和本质的数学形式。数学模型常见的表现形式有两种，分别是 曲线和公式。 建立数学模型的一般步骤：观察研究对象，提出问题→提出假设→根据实验数据，用形式对事物 的性质进行表达→通过进一步实验观察，对模型进行检验或修正。 5.“J”型增长曲线的模型假设是。其模型是。 ③概念模型：就是以概念图的形式直观地体现概念之间的关系。可以是集合形式，也可以是知识树形式。 它是一种以网络图的形式,用联系词把概念之间有意义的联系表示出来的图形,由概念、连线和联系词组成。 联系词和概念能表达一句话或一个观点。概念图标注了概念间的具体联系,反映了具体事物与知识结构整体之间
附件1 2014年度博士研究生科技创新实践资助专项 申请指南 针对国民经济和技术研究中的战略前沿领域的基本难题，从工艺原理、工艺流程、工艺过程、科学原理、反应机理、副反应及预防控制措施、设备、岗位定员、成本估算、环境保护、技术特点、产品质量标准等多方面进行深入探讨，提出现行主流工艺路线中存在的科学问题，利用深厚的专业技术背景和交叉学科知识提出假说、解决方案，开展部分科学研究和探索，为相关战略技术领域的技术创新和科研开发提供参考。 1．基于海洋应用的碳纤维材料 开展海洋领域用碳纤维复合材料的调研，针对具体应用方向，开展研究现状、应用前景、应用瓶颈分析，提出对碳纤维的结构性能要求，并从碳纤维制备角度出发，设计符合应用特点的碳纤维结构和性能，并尝试进行实验验证。 2．煤层气水合物储运技术项目指南（是否更名为气体水合物） 煤层气水合物储运技术是煤层气能源资源开展规模化开发利用的革命性技术，事关国家能源科技与能源保障大局，必将为30年后乃至更长时期人类社会的后续能源需求和国家能源安全赢得战略主动，促进国民经济增长、确保国家能源安全、保障人类生存环境。 主要研究内容： 1、研究煤层气水合物制备的关键技术与设备前沿进展。 2、研究煤层气水合物储运的关键技术与设备前沿进展。 3、研究煤层气水合物集输利用的关键技术与设备前沿进展。 4、研究煤层气水合物技术的环境资源效应。 5、研究煤层气水合物技术的技术经济特性。 6、研究煤层气水合物能源系统的集成特征。 7、研究煤层气水合物微观结构与能源丰度的特征关系。 主要技术指标： 1、形成4-5件研究报告，发表学术论文2~3篇。 2、提出3~4项创新设想，形成未来技术发展的方向预测。 3、提出煤层气水合物开发应用的技术和装备的发展趋势和应用领域。
生命科学前沿问题的探讨 摘要：生命科学前沿主要是对最新的科研技术的综合探讨。随着人类基因组计划的完成和生物信息学蓬勃发展，当今医学和生命科学发生了新的革命性变化。最新科研技术与临床的结合成为现今的必要，科研是人类认识世界的一种理性方法，人理解万物最终是为了能够满足更好的生活需要，如果科研仅仅停留在理论阶段无法实验，或者最终无法用于临床治疗，那么科学研究就丧失了它的本质。其二，大多数医学科研的初衷都是为了探讨致病机理、药物作用以及疾病疗等层次，如果最终无法与临床结合，那就脱离了最初的治病这个宗旨，也就丧失了研究的意义。 近年来生命工程的研究热点已转向基因水平、分子水平，在微观层面上的细微改变最终引起的是量变。因此研究这些微观反映的机制及其宏观的表达就成为了科学高峰。在研究方法上有通过基因层面如基因扩增、基因沉默的探讨，也有通过对中医药提取物进行纯化分析发现的奇特疗效等等。在研究内容上，有部分研究仍然停留在动物模型阶段，也有一部分已在临床开始投入实验并取得了一定成效。 1、生物信息学 人类基因组计划（Human Genome Project, HGP），是美国于1985年率先提出的，这是一项人类最伟大的生命工程[1]。它是继曼哈顿计划、阿波罗计划之后的又一个伟大计划，其目标是用15年的时间对人类基因组3.0×109个核苷酸进行测序，总共发现50000个人类基因，为解释生命的奥秘、揭示遗传性疾病的发生以及发展规律奠定了基础。随着人类科学研究的不断深入，产生了大量有价值的科研结果，从而促使了生物信息学（Bioinformatics）的诞生。生物信息学是用数理和信息科学的观点、理论和方法研究生命现象的一门学科。1.1 大规模核苷酸序列测定 DNA由A、T、C、G四个碱基组成，这四个碱基的排列顺序千变万化，决定了生物的多样性。为了揭示生命的奥秘，科学家们首先对人类基因组进行了大规模的测序[2]。测序的方法经历了以凝胶电泳为基础的自动测序技术，毛细管电泳测序技术和基于全基因组的鸟枪法测序技术等。随着投入的不断增加，研究队伍的不断扩大和大规模的自动化测序技术的采用，使得人类基因组计划提前完成。 1.2 基因序列的拼接 随着生物信息学的发展，提供了自动高效拼接序列的算法，根据Lander-Waterman 模型利用鸟枪法进行测序，随后将大量随机序列片段用计算机进行自动拼接。这种技术不仅避免
21世纪最强大技术：与转基因不同，基因编辑食品或将遍及全球！ 过去几年来，“CRISPR”这六个字母一直占据着全球新闻头条。专家预测，这种基因编辑技术将彻底改变我们的星球，改变我们的社会和我们生活在一起的各类生物体。与其他基因工程技术相比，CRISPR（亦称 CRISPR-Cas9）技术更加精确，且价格低廉易于应用，功能极其强大。在20世纪90年代早期发现并在七年后首次用于生化实验，如今CRISPR已经迅速成为人类生物学、农业和微生物学等领域中最受欢迎的基因编辑工具。 尽管如此，当前仍然处于探索CRISPR用以改变世界最初阶段，因改变DNA 的序列——生命源代码而带来了许多道德层面的问题和担忧。以下是这一革命性技术最令人兴奋的用途以及我们可能遇到的障碍。 1. CRISPR可以复活物种 2017年2月，哈佛遗传学家George Church在美国科学促进会年会上发表了令人惊讶的声明。他声称他的团队距离研发出大象-猛犸象杂交胚胎仅需两年时间。Church和他的团队希望利用CRISPR 技术创造出亚洲象与猛犸象遗传物质相结合的新物种。后者遗传基因来自西伯利亚发现的冷冻毛球中回收的DNA。将猛犸象的基因组添加到亚洲象体内, 由此产生的生物体将具有与毛茸茸的猛犸象相似的特征，如长毛皮, 在寒冷的气候中可起到保温作用。最终目标是将这种杂交胚胎植入大象, 并足月分娩。 许多专家认为Church教授有些过于乐观。即使研究人员拥有一个功能性的混合胚胎，按照Church的建议将它种植在人造子宫内也是另一个需要克服的障碍。诚然，Church的实验室已经能够在一个人工子宫里面生长一个小鼠胚胎，但是这并不能保证我们将在未来几年见证大象猛犸象杂交物种的诞生。 2. CRISPR可以消灭地球上最危险的有害生物
生命科学前沿---对病毒的研究和肝病病毒 20117801222 生物技术2班李日升 在生命科学前沿课上我们学习了病毒及病毒的感染作用机制，还有朱海珍老师的关于肝病的研究进展，促使本人有了兴趣在课后收集资料来对病毒有个全面的总结和了解肝病研究的新进程。以下就是我总结该课的论文。 一、病毒的综述 1.病毒的特点有： 个体微小，多数要用电子显微镜才能观察到，多数病毒直径在100nm(20~200nm），较大的病毒直径为300－450纳米，较小的病毒直径仅为18-22纳米 组成简单，一种病毒只含一种核酸（DNA/RNA），还含有蛋白质和脂质，蛋白质病毒的主要组分，依其功能可分为衣壳蛋白、膜蛋白、糖蛋白和内在酶4类 结构简单，蛋白质包围在核酸周围，形成了衣壳，衣壳是病毒粒的主要支架结构和抗原成分，由衣壳粒所构成，有保护核酸等作用，能介导病毒与宿主细胞结合。核心和衣壳合称核心壳。有些较复杂的病毒，（一般为动物病毒，如流感病毒），其核心壳外还包被一层含蛋白质或糖蛋白的类脂双层膜，这层膜称为包膜。包膜中的类脂来自宿主细胞膜，是在病毒成熟时从细胞质膜或核膜芽生获得的，所以病毒脂质常具有宿主细胞脂质的特征。有的包膜上还长有刺突等附属物。包膜的有无及其性质与该病毒的宿主专一性和侵入等功能有关。包膜能保护核衣壳，促进病毒与宿主细胞的吸附，具有抗原性 形态简单，可根据外形分为⑴球状病毒；⑵杆状病毒；⑶砖形病毒；⑷冠状病毒；⑸丝状病毒⑹链状病毒；⑺有包膜的球状病毒；⑻具有球状头部的病毒；⑼封于包含体内的昆虫病毒。 病毒粒的对称体制：病毒粒的对称体制只有两种，即螺旋对称（代表烟草花叶病毒）和二十面体对称（等轴对称，代表腺病毒）。一些结构较复杂的病毒，实质上是上述两种对称相结合的结果，故称作复合对称（代表T偶数噬菌体） 严格的活细胞寄生、没有细胞结构的微生物，高度的寄生性，使病毒完全依赖宿主细胞的能量和代谢系统，获取生命活动所需的物质和能量，在宿主细胞内以复制方式增殖，自身仅含有少数几种酶类，既无产能酶系，也无蛋白质和核酸合成酶系，只能利用宿主活细胞内现成代谢系统合成自身的核酸和蛋白质成分遇到宿主细胞它会通过吸附、进入、复制、装配、释放子代病毒而显示典型的生命体特征，所以病毒是介于生物与非生物的一种原始的生命体。在离体条件下，它只是一个大化学分子，停止活动，可制成蛋白质结晶，为一个非生命体，能以无生命的生物大分子状态存在，并长期保持其侵染活力。 复制周期简单，循环为：吸附侵染---进入宿主---病毒裂解---核酸表达---组装---释放。有些病毒的核酸还能整合到宿主的基因组中，并诱发潜伏性感染，或者终身不和宿主的基因组分离（溶源性），但是病毒子代被不断生产和分泌。烈性噬菌体在每一轮生活周期结束时都裂解宿主细胞，造成宿主细胞死亡。 对一般抗生素不敏感，但对干扰素敏感。 变异性强，由于核酸物质简单且保护机制不如细胞生物导致遗传物质易突变，所以病
绝密★启用前 生物学的研究方法 课时练习 未命名 注意事项： 1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2．请将答案正确填写在答题卡上 第I 卷（选择题) 请点击修改第I 卷的文字说明 一、单选题 1．某生物兴趣小组的同学做了“探究霉菌生长的环境条件”实验：在甲、乙、丙三个培养皿中分别放上大小差不多的馒头，分别进行下列处理后进行培养。数日后观察馒头发霉情况记录如下： 上述实验现象说明（ ） A ．霉菌是真核生物 B ．食物发霉是霉菌引起的 C ．霉菌适宜在温暖、潮湿的环境中生长 D ．包括A 、B 、C 2．研究动物的方法主要是采取（ ） A ．观察法和调查法 B ．观察法和实验法 C ．调查法和实验法 D ．观察法和推理法 3．某科技小组的同学探究“淀粉在口腔内的消化”的实验过程，下列描述不正确的是
○…………订………………○……※※订※※线※※内※※答※※○…………订………………○…… A ．③中的试管1与2组成对照实验，其探究的变量是水 B ．水浴温度选择37℃是为了接近人的体温 C ．此实验说明了口腔中的唾液对淀粉有消化作用 D ．在步骤④时滴加碘液后1号试管变蓝、2号试管不变蓝 4．为研究饮水机中细菌的生存条件，有人将同一桶纯净水每隔3天，分别从冷水口和热水口接等量的饮用水，测定细菌数量，结果如表所示。下列说法错误的是（ ） A ．若用饮水机只喝冷水，应尽快将整桶水喝完 B ．使用饮水机喝热水比喝冷水更有利于身体健康 C ．本实验只能探究时间对饮水机中细菌生存的影响 D ．冷水口接的饮用水中细菌数量随时间延长而增多 5．某学习小组准备对蚂蚁的生活习性进行探究，他们根据收集的信息预测“蚂蚁喜欢甜食”，这属于科学探究基本步骤中的（ ） A ．收集信息 B ．提出问题 C ．作出假设 D ．得出结论 6．下列显微镜的操作方法错误的是（ ） A ．调节光圈大小﹣﹣转动转换器 B ．使物像更清晰﹣﹣调节细准焦螺旋 C ．使视野中看到的细胞更多﹣﹣换用低倍镜 D ．将视野上方的物像移到中央一一向上方移动装片